InSe/Se范德瓦尔斯异质结的可控制备及其高响应度广光谱光电探测器（英文）

为了实现紫外-可见波段的高响应度/低成本的广光谱光电探测,我们制备了基于一维p型Se微米线与二维n型InSe纳米片的混维范德瓦尔斯异质结广光谱探测器。得益于Se微米线与二维层状结构InSe纳米片的高结晶质量,该器件在紫外-可见光广光谱范围都具有非常高的响应度,该器件的响应截止边为700 nm。值得指出的是,该器件在-5 V的偏压下,对460 nm的光源响应度可以达到108 mA/W,该数值比原来的Se探测器高了800%。这项研究有利于拓展我们对范德瓦尔斯异质结的认识,也为今后制备高性能的低维光电探测器提供了一种新的途径。     

n-ZnO/i-MgO/p-GaN异质结发光二极管

用等离子体辅助分子束外延的方法生长了n-ZnO/i-MgO/p-GaN异质结发光二极管。I-V测量表明其具有典型的二极管整流特性。电致发光峰位于382nm,通过与n型ZnO和p型GaN的光致发光谱比较,其发光峰位与线形都与ZnO的自由激子发射一致,表明该电致发光来自于ZnO的自由激子发射。通过Anderson模型比较了n-ZnO/i-MgO/p-GaN和n-ZnO/p-GaN异质结的能带示意图,证明了由于MgO层的插入抑制了ZnO向GaN层中的电子注入,且有利于空穴向ZnO层注入,从而实现了ZnO层中的电注入发光。     

基于Se和有机无机钙钛矿异质结的宽光谱光电探测器制备及其光电特性研究

针对目前高效、稳定的p型掺杂一直较难实现的问题,本文采用化学气相沉积方法制备出了高结晶质量的p型半导体材料Se微米线。同时,还制备出了基于单根Se微米线的光电探测器,其在紫外和可见光波段有较宽的响应范围,响应截止边为675 nm。该器件在5 V偏压下的峰值响应度可达2.8 mA/W(600 nm)。在此基础上,利用p型Se微米线与钙钛矿材料CH_3NH_3PbC l_3制备了p-n结型器件,与单根Se微米线光电探测器相比,响应时间和响应度都有明显提升,尤其是异质结的响应度比纯Se微米线提高了850%。这一研究结果说明本文制备的有机无机复合结构p-n结非常有望应用到高性能光电探测器中。     

结构参数对p-i-n结构InGaN太阳能电池性能的影响及机理

研究了器件结构参数对p-i-n结构InGaN单结太阳能电池性能的影响及物理机制. 模拟结果发现: 随着InGaN禁带宽度的增加, InGaN电池的短路电流减小, 但同时开路电压增加, 当InGaN层的禁带宽度为1.5 eV左右时, 同质p-i-n结InGaN电池的效率最高, 并计算了不同厚度的i层对InGaN电池效率的影响. 进一步的计算表明, 适当采用带宽更大的p-InGaN层形成异质p-i-n结InGaN电池可以获得更高效率, 但是p-InGaN层带宽过大也会导致电池的效率急剧下降. 研究还发现, 采用禁带宽度更大的n-InGaN层可以形成背电场, 从而增加p-i-n结InGaN太阳电池的效率. 研究结果表明, 适当选择p-InGaN和n-InGaN禁带宽度形成异质p-i-n结可以提高InGaN太阳能电池效率.     

金属有机化学气相沉积外延技术生长GaN基半导体发光二极管和激光二极管(Ⅱ)

如今，InGaN／GaN基量子阱发光二极管已经商业化，而且InGaN／GaN基量子阱激光二极管已实现连续波室温运转，使用寿命超过10000小时，虽然如此，但还没有完全搞清楚这些器件的发光机理．试验中通常使用连续输出He-Cd激光器（325nm）作光源，或者使用20—50mA注入电流来研究In—GaN量子阱样品或发光二极管光学性质，本文上篇研究了量子阱厚度与发光二极管发光功率的关系，lnGaN和GaN之间的晶格失配产生压电场，从而导致量子束缚斯塔克效应，而量子束缚斯塔克效应强     

基于氧化锌纳米线的紫外发光二极管

构建了基于n-ZnO纳米线/p-Si异质结的紫外发光二极管.ZnO纳米线准阵列采用水热法生长于重掺p型Si片上.此法简易，反应温度低，易于大规模生产；其产物ZnO纳米线结晶良好，以c轴为优势取向，光激发下的紫外荧光发射很强.二极管的电学接触采用聚合物填充的In阴极或以氧化铟锡(ITO)玻璃紧压形成阴极.它们的I-V特性体现出良好的二极管性质.在正向偏置电压驱动下，构建的发光二极管可稳定发射波长在387nm的较强的近紫外光和较弱的绿光. 关键词： ZnO纳米线 异质结 电致发光 水热法     

氧气后处理对氧化锌薄膜紫外发射性质的影响

为了提高ZnO光发射效率和制备p型ZnO,对热处理的氧分压对薄膜的结构、形貌、光致光发射和ZnO/Si异质结的Ⅰ-Ⅴ特性的影响进行了研究.用直流反应溅射法在p型硅衬底上生长ZnO薄膜形成n-ZnO/P-Si异质结.在1000℃下用不同比例的氧和氨热处理,我们发现,在纯氮气中得到的样品有强的紫外发射(390nm),随氧气比例增大,紫外增强,同时绿光也产生并随之增强.但过大的氧分压反而产生多的受主缺陷,使越来越多的激发能量转移到发射能量低的绿光中心,从而使紫外减弱.在纯氧和无氧条件下热处理的俄歇谱表明纯氧下氧过量,而无氧下锌大大过量.ZnO/p-Si异质结的Ⅰ-Ⅴ特性表明,无氧热处理表现为典型的n-ZnO/p-Si异质结;而在纯氧气氛中处理后所得Ⅰ-Ⅴ曲线反向,这表明在高氧压下受主缺陷的产生,表明ZnO薄膜有可能由于高氧压热处理由n型转为p型.     

ZnO一维纳米线及其异质结构的外延生长

一维纳米结构因其优异的光、电特性，在纳米电子学，光电子学器件等方面有重要的应用价值而倍受关注．在一维半导体纳米材料中，ZnO因激子束缚能大（60meV），可在室温获得高效的紫外发光而成为近年来继GaN材料后的又一研究热点．外延生长一维纳米结构ZnO及其量子阱材料除因量子尺寸效应更适宜做室温紫外发光、激光材料与器件外，还因界面和量子限制效应而具有许多新奇的光、电、和力学特性，可应用于纳米光电子学器件，传感器及存储器件，纳米尺度共振隧道结型器件和场效应晶体管的研制和开发．文章着重介绍了目前ZnO一维纳米结构制备，一维ZnO纳米异质结构和一维ZnO／Zn1-xMgxO多量子阱结构的外延生长和研究进展．     

Er^(3+)掺杂对ZnO/GaN发光二极管电致发光性能的调控EI北大核心CSCD

采用水热法制备了Er^(3+)掺杂的ZnO纳米棒阵列,通过场发射扫描电镜、X单晶衍射谱仪、透射电镜、微区显微光谱仪等对其形貌结构和发光性能进行了表征。结果表明,掺杂前后ZnO纳米棒的形貌及晶型结构未发生改变,Er^(3+)被均匀地掺杂至ZnO纳米棒中,并未发现形成Er_(2)O_(3);掺杂Er^(3+)后样品的光致发光光谱显示400 nm左右蓝光部分占比先提高后减少,其可见光占比减少归因于Er^(3+)填补了一部分锌空位缺陷,同时抑制了一部分氧空位缺陷。结合荧光寿命光谱分析也可发现其辐射发光部分寿命延长,表明荧光辐射效率提高。最终选取掺杂浓度为30%的单根ZnO纳米棒制备ZnO/GaN异质结发光二极管,与未掺杂Er^(3+)的样品相比,其电致发光强度提高了5倍。本研究可为ZnO基电致发光器件的性能改善提供一种简便可行的方法。     

Si基Ge异质结构发光器件的研究进展

近年来,与Si的CMOS工艺相兼容的Ge/Si异质结构发光器件取得很多重要的进展。本文概述了Si基Ge异质结构发光器件的最新成果,如Ge/Si量子点发光二极管、Si衬底上的Ge发光二极管及激光器和Ge/SiGe多量子阱发光二极管,分别描述了这些器件的特点和增强其发光特性的途径。最后展望了Si基Ge异质结构发光器件的发展趋势,指出尽管Si基Ge异质结构发光器件获得了很大的发展,但是器件的发光效率仍然很低,离实用还有一定距离,还需要在材料和器件的结构方面有更多的创新。     

Er3+掺杂对ZnO/GaN发光二极管电致发光性能的调控

采用水热法制备了Er~(3+)掺杂的ZnO纳米棒阵列,通过场发射扫描电镜、X单晶衍射谱仪、透射电镜、微区显微光谱仪等对其形貌结构和发光性能进行了表征。结果表明,掺杂前后ZnO纳米棒的形貌及晶型结构未发生改变,Er~(3+)被均匀地掺杂至ZnO纳米棒中,并未发现形成Er_2O_3;掺杂Er~(3+)后样品的光致发光光谱显示400 nm左右蓝光部分占比先提高后减少,其可见光占比减少归因于Er~(3+)填补了一部分锌空位缺陷,同时抑制了一部分氧空位缺陷。结合荧光寿命光谱分析也可发现其辐射发光部分寿命延长,表明荧光辐射效率提高。最终选取掺杂浓度为30%的单根ZnO纳米棒制备ZnO/GaN异质结发光二极管,与未掺杂Er~(3+)的样品相比,其电致发光强度提高了5倍。本研究可为ZnO基电致发光器件的性能改善提供一种简便可行的方法。     

微腔面发射器件外量子效率研究

结合微腔面发射器件辐射/发光亮度的空间分布以及相对光谱功率分布给出了器件外量子效率的计算模型. 该模型可以计算工作于不同波段的微腔面发射器件的外量子效率,如红外波段的垂直腔面发射激光器,可见光波段的微腔有机发光二极管和谐振腔发光二极管以及太赫兹波段的平面微腔结构等. 制备了结构为玻璃/DBR /ITO /NPB /Alq ∶C545T/Alq/LiF/Al的微腔有机电致发光器件,测试其不同观察角度下器件的发光亮度以及发光光谱. 当电流密度和发光亮度分别为14 A/m²和100 cd/ 关键词： 外量子效率 平面微腔器件 辐射/发光亮度空间分布     

氧化锌作为电子传输层的量子点发光二极管

为降低量子点发光二极管(QLED)的开启电压,提高器件性能,利用电子传输性能良好的氧化锌(ZnO)作为电子传输层,制备了结构为ITO/PEDOT∶PSS/poly-TPD/QDs/ZnO/Al的QLED样品。在该器件结构基础上,采用隧穿注入和空间电荷限制电流模型仿真分析了载流子在量子点(QDs)层的电流密度。研究发现,当ZnO厚度为50 nm时,poly-TPD的理论最优厚度为40 nm,载流子在QDs层的注入达到相对平衡。通过测试器件的电流密度-电压-亮度-发光效率特性,研究了空穴传输层厚度对QLED器件性能的影响。实验结果表明,当空穴传输层厚度为40 nm时,器件的开启电压为1.7 V,最大发光效率为1.18 cd/A。在9 V电压下,器件最大亮度达到5 225 cd/m~2,远优于其他厚度的器件。实验结果与仿真结果基本吻合。     

基于氟代苯乙胺有机阳离子的准二维钙钛矿发光二极管EI北大核心CSCD

近年来,钙钛矿发光二极管(PeLEDs)发展非常迅速,其性能得到了大幅提升,而构筑具有量子阱结构的准二维钙钛矿是开发高性能PeLEDs的有效方法之一。大尺寸有机阳离子是构成准二维钙钛矿的关键组分,对调节准二维钙钛矿的薄膜结构和光电性质具有重要作用。本文通过在铯铅卤化物(CsPb X3)钙钛矿中引入两种单氟取代的溴化苯乙胺(o-FPEABr(邻位取代)和p-FPEABr(对位取代)),采用无反溶剂的一步法制备了准二维钙钛矿薄膜和发光器件,研究了它们对准二维钙钛矿成相分布和器件性能的影响。研究发现,pFPEABr使准二维钙钛矿形成了大量的低维相,特别是具有强激子-声子耦合的二维相,而高维相含量较少。相反地,o-FPEABr能够有效地抑制低维相,并促进高维相的形成,有利于降低非辐射复合和提高辐射复合。形成能计算结果显示,基于p-FPEABr的低维相比基于o-FPEABr的低维相具有更好的热力学稳定性,导致了准二维钙钛矿中成相分布的差异,表明改变氟原子的取代位置能够调控准二维钙钛矿的结晶动力学过程,进而影响器件的发光性能。基于o-FPEABr,我们制备出高效的绿光和蓝光PeLEDs。其中绿光器件的最大外量子效率(EQE)达到了10.27%,发光峰位于521 nm;而蓝光器件的最大EQE也达到了8.88%,发光峰位于488 nm。     

利用C_(60)和CuPc形成的有机半导体异质结作为阳极修饰层实现高效的磷光有机发光二极管

利用C_(60)和Cu Pc形成有机半导体异质结作为阳极ITO修饰层,制备了高效绿色磷光有机发光二极管(OLEDs)。与常规MoO_3阳极修饰层相比,C_(60)(5 nm)/Cu Pc(25 nm)面异质结修饰器件的最大电流效率和外量子效率(EQE)提高了12%和11%,分别为60 cd/A和16.8%;而Cu Pc∶C_(60)(30 nm,50%)体异质结修饰器件则提高了26%和27%,分别为67 cd/A和19.3%。高的器件效率一方面归因于C_(60)与Cu Pc异质结界面处积累的电荷会在电压的作用下形成高效的电荷分离和空穴注入,另一方面归因于异质结具有吸收绿光光子形成光生载流子的光伏效应。利用Cu Pc∶C_(60)体异质结修饰阳极的器件由于具有更高效的电荷积累、更合适的空穴传输性、更平衡的载流子复合和更好的光伏特性,器件效率要比C_(60)/Cu Pc更优。研究表明,这种基于C_(60)与Cu Pc的有机半导体异质结可作为优越的ITO阳极修饰层。     

一维纳米氧化锌自驱动紫外探测器的构建与性能研究

本文通过化学气相沉积法制备了ZnO纳米材料, 利用扫描电镜、光致发光谱、X衍射光谱及拉曼光谱等方法对制备的材料进行了表征. 基于制备的单根ZnO线分别构建了三种不同结构的紫外探测器件: Ag-ZnO-Ag肖特基型、PEDOT:PSS/n-ZnO结型和p-Si/n-ZnO结型紫外探测器, 并对器件的性能进行了研究. 结果表明: 三种不同结构的器件都表现出良好的整流特性, 对紫外线均有明显的光响应; 在零偏压下, 都有明显的自驱动特性. 三种器件中, p-Si/n-ZnO型紫外探测器性能最为优异: 在零偏压下, 暗电流约在1.2×10^-3 nA, 光电流在5.4 nA左右, 光暗电流比为4.5×10³, 上升和下降时间分别为0.7 s和1 s. 通过三类器件性能比较, 表明无机p-Si更适合与ZnO构建pn结型自驱动紫外探测器.     

Ir配合物染料调节有机发光二极管发光特性

为了研究有机发光二极管(OLED)中发光特性与材料能带结构的关系,把不同的Ir配合物染料掺杂到结构相同的OLED器件中。OLED结构为ITO/NPB/CBP∶染料/TPBi/Mg∶Ag/Ag,染料分别为Ir(MDQ)2(acac)、Ir(ppy)3和Firpic。实验表明,这3种染料对应的掺杂器件分别发红光、绿光和蓝光。3个器件的阈值电压基本一致((6为了研究有机发光二极管(OLED)中发光特性与材料能带结构的关系,把不同的Ir配合物染料掺杂到结构相同的OLED器件中。OLED结构为ITO/NPB/CBP:染料/TPBi/Mg:Ag/Ag,染料分别为Ir(MDQ)₂(acac)、Ir(ppy)₃和Firpic。实验表明,这3种染料对应的掺杂器件分别发红光、绿光和蓝光。3个器件的阈值电压基本一致((6±0.1) V),但是,在100 cd/m²亮度下,绿光器件外量子效率最高(7.64%),蓝光器件外量子效率(5.65%)与绿光相近,红光器件外量子效率最低(2.75%)。分析认为,由于染料的掺杂浓度低,器件结构和载流子传输特性变化小,因而掺杂对阈值电压影响小;CBP与掺杂染料间存在能量转移,红色染料能级差小,非辐射跃迁几率大,发光效率最低;相比于绿光,蓝色染料能级差大,跃迁几率小,因此发光效率比绿光低。实验还发现,染料的发光波长与其能级差相比有红移现象,分析认为,这是由激发态能量振动弛豫和系间窜越过程形成的。     

不同密度银纳米粒子对氧化锌基发光二极管发光的增强

采用分子束外延法制备不同密度的银纳米粒子(AgNPs)修饰的局域表面等离子体共振增强n-ZnO/iZnO/MgO/p-GaN异质结发光二极管(LEDs),并对其电学及光学性质进行表征。结果显示:LEDs中引入适当浓度的AgNPs有利于AgNPs局域表面等离子体激元与ZnO激子相耦合,可以显著提高器件的电致发光性能;随着AgNPs浓度的增加,LEDs发光增强倍数先增大后减小,分析认为这是AgNPs局域表面等离子体共振耦合增强过程和AgNPs的消光过程两者之间相互博弈而导致的结果。     

ZnO纳米线二极管发光器件制备及特性研究

运用液相法生长成ZnO纳米线薄膜，并利用肖特基型异质结的发光原理，构造成功肖特基型ZnO纳米线二极管发光器件.在大于6V直流电压驱动下，观察到近紫外波段392nm处和可见光波段525nm的发射谱带.从单向导电特性及ZnO纳米线材料的能带结构等方面探讨了该种器件的电致发光机理.     

铕掺杂氧化锌纳米棒阵列材料的制备及光学性能研究

通过低温化学方法在多孔硅柱状阵列(NSPA)衬底上制备得到铕掺杂ZnO(ZnO∶Eu)纳米棒阵列结构。实验方法简单、条件温和,有效地实现了ZnO纳米棒和铕离子之间的能量转移,丰富了ZnO纳米半导体材料体系的发光。X射线衍射以及X射线光电子能谱证实铕离子成功掺杂进了ZnO晶体中。室温荧光光谱测试结果表明:ZnO∶Eu纳米棒阵列可实现从紫外光到蓝-绿光的宽谱带发射,其中发光中心位于～380 nm的紫外光源于ZnO的带边发射,位于450～570 nm的蓝-绿光源于ZnO的本征缺陷发光,而位于～615 nm的红光发光则源于铕离子核外电子4f壳层结构。同时借助于能带示意图对光致发光机理进行了分析。