半导体中的杂质能级

分析了杂质原子在半导体中的成键情况,我们在一般能带波函数中混入部分分子型局域波函数,从而得到带有修正项的有效质量方程。在简单能带结构情况下,我们讨论了电离能与原子性质的关系,及由浅能级向深能级的转化。进而分析了由于Ge、Si中导带各极值所产生的谷轨道分裂。对浅能级,由于键间相互作用,电离能可以有相对较大的修正,但波函数却变化很小,这与电子自旋共振超精细结构的实验结果一致。 关键词：     

n型Ga1-xAlλAs中Te施主能级组分关系近似计算

本文报告了用二能谷近似法计算n型GaAlAs中Te施主能级随Al组分的变化。理论结果与实验数据符合得很好说明,Koster-Slater型相互作用常数势可用于近似地描述GaAlAs系统中的深施主杂质。本文还讨论了不同带边结构和参数对施主电离能组分关系的影响,认为对该电离能变化曲线线形的分析,可作为判定混晶系统带边结构类型的一种参考手段,线形的突变点代表不同对称性带边的交叉。对Te电离能的分析表明,GaAlAs的带边参数随组分变化非常接近线性。     

集成电路中的物理问题讲座 第七讲 硅中杂质的物理行为

在化学元素周期表中,已观察到许多元素在硅中能形成电子能级.它们作为硅中的杂质,其物理行为目前只有很少数的几种(例如B,P,As等)为人们所了解,而对周期表中的绝大多数元素在硅中的物理性质研究得还远远不够. 本文根据现有的工作,论述一些杂质在硅中的物理行为. 一、Ⅲ族(B,Al,Ga)及V族 (P,As,Sb)元素 众所周知,Ⅲ,V族元素是硅中最重要的杂质.它们在硅中分别是受主和施主杂质,并在硅禁带中引入浅能级:受主能级比价带顶高上EA,施主能级则比导带底低 ED 表1列出了硅中Ⅲ,V族杂质电离能的测量值.实验测量表明,Ⅲ,V族杂质在硅中的电离能…     

Ⅲ—Ⅴ族化合物发光材料中杂质与缺陷的测量方法

微量的杂质、缺陷或其复合体对半导体的物理性质有明显的影响,它们在禁带中形成浅杂质能级或深能级。本文综述关于浅能级的发光分析方法以及关于深能级杂质态的测量方法。     

FC PC 方法在计算类锂原子体系时的应用

用FCPC（Full core plus correlation）方法计算具有1s2原子实的类锂原子体系能级结构。并用FCPC方法计算了Sc18＋的1s2 nd态的电离能和激发能,结果显示,理论计算值与实验值相符（在误差范围之内）。     

Au52+离子的双电子复合速率系数

利用基于相对论组态混合的扭曲波近似方法计算了从类钴金离子的基态3s23p63d9(J=5/2) 经过类镍的3l17nl"和3l164l'nl"电子组态的双电子复合速率系数,并考虑了级联辐射到可自电离能级退激的影响,给出了包含级联辐射在内的能级到能级的外推方法.     

Au52+离子的双电子复合速率系数

利用基于相对论组态混合的扭曲波近似方法计算了从类钴金离子的基态3s23p63d9(J=5/2)经过类镍的3l17nl″和3l164l′nl″电子组态的双电子复合速率系数,并考虑了级联辐射到可自电离能级退激的影响,给出了包含级联辐射在内的能级到能级的外推方法.     

Ⅲ族元素掺杂对SnO2电子结构及电学性能的影响

采用密度泛函理论研究了Ⅲ族元素掺杂对SnO2电子结构及电学性能的影响.态密度分析结果表明,以替代位存在的Ⅲ族杂质均使SnO2的费米能级明显向低能态方向移动,使得价带顶不完全填满,因此在SnO2中均充当受主作用.部分态密度分析结果表明,相对于掺Al的SnO2,Ⅲ族元素中的Ga及In对费米能级附近态密度贡献较大,其主要贡献来自Ga3d态或In4d态,这预示着在SnO2中掺Ga或In能实现更好的p型掺杂效果.电离能计算结果进一步表明,在Al,Ga及In三种元素中,替位In有最小的电离能(0.06 eV),这说明其在SnO2中能形成最浅的受主能级,因而在同等掺杂情况下,可引入最高浓度的空穴,从而实现最佳的p型掺杂效果.     

非破坏性研究半导体材料特性参数

测量了元素和化合物半导体单晶材料的常温、低温下的表面光电压,推导了有关计算公式,计算得出材料的少子扩散长度、深能级和表面能级位置,禁带宽度和化合物组分;由双能级复合理论,研究了少子扩散长度与深能级的关系,计算了深能级浓度和参数;计算结果与其他方法的测量实验值基本一致. 关键词：     

硅n+p结中金的两个深能级及相对浓度分布的测量

本文用深能级瞬态谱(DLTS)方法对p型单晶硅中n⁺p结掺金形成的两个深能级进行了实验研究,并对DLTS方法中传统计算深中心浓度分布的公式进行了改进,给出了深能级及相对浓度分布更为准确的测量结果。     

GaN发光二极管的负电容现象

采用串联等效电路分析了较大正向电压下半导体二极管的交流电学特性．由此可以同时测量结电容和串联电阻,并能判断二极管是否有界面层。首次发现了在较低的测试频率和较大的正向电压下,GaN二极管的结电容具有负值,并且测试频率越低,正向偏压越大,负电容现象越显著。这种负电容效应可能与大正向电压下强注入造成的电子-空穴复合发光有关。     

利用温变电容特性测量发光二极管结温的研究

结区的温度, 简称结温, 是发光二极管(LED) 的重要参数之一, 它对LED 器件的出光效率、光色、器件可靠性和寿命均有很大影响, 准确测量LED 器件的结温对制备LED 芯片、器件封装和应用有着重要的意义. 本文利用反向偏压下的LED的势垒电容随温度变化的特性, 提出了一种LED结温测量的新方法. 论文首先测量和分析了LED在室温下反向偏压时的电容-电压(C-V)曲线和不同反向偏压下的电容-温度(C-T)曲线, 结果表明, 在合适的偏压下, LED的电容随温度的增大而显著增加, 并呈现良好的线性关系. 在LED工作中监测其电容的变化, 并与C-T曲线进行对比, 实现了LED结温的测量, 其测量结果和传统的正向电压法的结果相对比, 两者符合较好. 最后, 利用上述方法测量了LED 在恒流和恒压条件下的结温的实时变化过程. 较传统的结温测量方法, 本方法的优点在于只须要一次定标测量, 且可实现LED在任意电压和电流下的结温测量.     

InGaN/GaN多量子阱蓝光发光二极管老化过程中的光谱特性

系统地研究了小注入电流(＜4 mA)下InGaN/GaN多量子阱结构蓝光发光二极管的发光光谱特性在老化过程中的变化。对比老化前后的电致发光(EL)光谱,发现在注入电流1 mA下的峰值波长(peak wavelength)和半高宽(FWHM)随老化时间增加而减小,变化过程分两个阶段：前期(＜100 h)减小速度较快,而后逐渐变缓,呈现出与LEDs的发光光功率一致的变化规律,说明LEDs的等效极化电场在老化过程中减弱,这一变化和量子阱内缺陷的增加有明确的关系。通过电学特性测量发现同一结电压(V_j=1.8 V)下的结电容C_j和由交流小信号I—V方法计算得到的注入电流1 mA下的结电压V_j随老化时间增加而增大,明确了在同等小注入电流下量子阱内的载流子浓度随老化过程增加。分析表明在老化过程中InGaN/GaN 多量子阱结构蓝光发光二极管量子阱内的缺陷及其束缚的载流子数量增加,形成了增强的极化电场屏蔽效应,减弱的等效极化电场导致了量子阱的能带倾斜变小,带边辐射复合能量增大,能态密度增多,对应的发光过程的峰值波长变短(蓝移),半高宽变窄。     

基于电容和电导特性分析GaN蓝光发光二极管老化机理

采用正向交流小信号方法测试和分析老化前后GaN发光二极管（LED）的电容-电压特性,结合串联电阻、理想因子、隧穿电流参数讨论负电容以及电导变化情况.基于L-V曲线定性分析老化前后负电容的阈值电压,老化之后样管的受主浓度降低,辐射复合概率下降,大量缺陷以及非辐射复合中心出现,对载流子俘获作用增强,造成负电容降低.反向偏压以及小正向偏压下,隧穿效应导致老化之后样管的电导增大;正向偏压大于2.2 V区域,考虑串联电阻效应,老化后样管电导减小.在分析LED电容-电压、光输出、电学特性曲线与老化机理基础上,通过实验论证以及理论解释表明,负电容以及电导特性可作为分析LED老化特性的参考依据. 关键词： GaN发光二极管 负电容 电导 老化机理     

GaN发光二极管表观电容极值分析

利用正向交流(ac)小信号方法对GaN发光二极管的电容-电压特性进行测量,可以观察到GaN发光二极管中的负电容现象。正向偏压越大,测试频率越低,负电容现象越明显。测量到的负电容现象是表象,不存在负电容;提出GaN发光二极管p-n结的结电容在特定的正向电压范围内等效于可变电容。分析可变电容对正向交流小信号响应得到:特定参数的可变电容使结电容电流相位落后于交流小信号电压相位π/2,使得在测量中表现为负电容。发现表观电容-正向电压曲线的极值点与理论模型相吻合,证明了该理论模型的正确性。     

功率效应对功率LED热阻的影响

分析比较了在不同输入功率条件下1 W GaN基LED样品的热学特性,得出了有效热阻随加载功率的变化规律。基于瞬态热测试方法,讨论了结-环境热阻与输入功率之间的关系。加载电流为100~500 mA的区域随着电功率增加,有效热阻明显降低;当电流增至500 mA以上时,有效热阻减小幅度越来越小;而当加载电流为900~1 650 mA时,结-环境的热阻随着电功率的增加而缓慢升高。随着注入电功率的增加,在不同电流区域同一个样品的热阻变化趋势却是相反的,这个现象归因于串联电阻热耦合随输入功率的变化。该结果对分析功率型LED热特性具有一定参考价值。     

GaN发光二极管表观电阻极值分析

利用正向交流(ac)小信号方法对GaN发光二极管的电容-电压特性进行测量,可以观察到GaN发光二极管中的负电容现象。利用LED串联等效电路对表观电容和表观电阻进行了测量,表观电阻-正向电压曲线出现了一个极值点。通过对相关文献分析,提出负电容现象的根本原因是在较高的正偏下微分电容dQ/dU<0;推论出pn结的微分电容先随正向偏压的增大而急剧增大,当出现复合发光后随正向偏压的增大而减小,直到随正向偏压的增大而出现负值;正向偏置电压较大时,结电导电流的变化率根据I-V特性曲线取极大值,此时微分电容由于强复合效应已快速变小,表观电阻有极大值;得到了表观电阻极大值表达式。表观电阻与正向电压曲线的极值点与理论模型相吻合,证明了该理论模型的正确性。     

Analysis of junction temperatures for groups III–V semiconductor materials of light-emitting diodes

This study utilizes the Shockly equation and Fourier’s law with the optical, electrical and thermal properties of LEDs to predict the variation of the junction temperature with the injection current. It is shown that the relationship of the junction temperature with the injection current can be determined by the effective thermal conductivity, temperature coefficient of junction voltage, series resistance, integral constant (forward voltage at the initial forward current and junction temperature), ambient temperature and external quantum efficiency. The effective thermal conductivity, temperature coefficient of junction voltage, and series resistance are calculated from the material properties based on the structures of LEDs instead of measurements in this study. The junction temperature of AlGaInP/GaInP MQW red LED predicted from this study agrees with the available experimental data and the junction temperatures of GaInN UV LED and AlGaN UV LED calculated by this work are also consistent with these obtained from the emission peak shift method. The elevated temperatures of AlGaN and GaInN are larger than that of AlGaInP/GaInP MQW red LED due to the difference of the thermal conductivity for the LED substrate. This study also presents the effects of the parameters on the variation of the junction temperature with the injection current. The effective thermal conductivity and ambient temperature significantly affect the junction temperature of LEDs.     

Influence of Thermal Annealing on the Electrical and Gas-Sensitive Properties of MOS Silicon-Based Tunnel Diodes

Results of an experimental investigation into the influence of short-term (10 min) thermal annealing of MOS tunnel diodes on their electrical properties and capacitance, admittance, and flat-band voltage responses to the action of hydrogen are presented. Thermal annealing was performed in vacuum and in the room atmosphere at 573, 613, 653, and 673 K. Vacuum annealing at the temperatures studied was found to decrease the flat-band voltage and dramatically increase the capacitance and admittance responses. As-vacuum-annealed MOS diodes can be used as gas-sensitive elements at zero voltage. Annealing in the room atmosphere produces roughly the same effects at 573 K. As the annealing temperature is increased to 613 K, the gas-sensitive properties of MOS diodes are drastically impaired.     

Charge recombination mechanism to explain the negative capacitance in dye-sensitized solar cells

Negative capacitance(NC) in dye-sensitized solar cells(DSCs) has been confirmed experimentally. In this work, the recombination behavior of carriers in DSC with semiconductor interface as a carrier's transport layer is explored theoretically in detail. Analytical results indicate that the recombination behavior of carriers could contribute to the NC of DSCs under small signal perturbation. Using this recombination capacitance we propose a novel equivalent circuit to completely explain the negative terminal capacitance. Further analysis based on the recombination complex impedance show that the NC is inversely proportional to frequency. In addition, analytical recombination resistance is composed by the alternating current(AC) recombination resistance(Rrac) and the direct current(DC) recombination resistance(Rrdc), which are caused by small-signal perturbation and the DC bias voltage, respectively. Both of two parts will decrease with increasing bias voltage.