Ⅱ-Ⅵ族碲化物体单晶低温光致发光谱研究（英文）

采用熔体法生长Ⅱ-Ⅵ族碲化物体单晶时,不同的生长条件及热经历过程会导致生长态晶体材料中,占主导的点缺陷类型存在较大的差异,进而影响了晶体的物理性能及器件的使用。低温光致发光(PL)谱作为一种无损检测方法,可以用于研究不同条件下生长的Ⅱ-Ⅵ族碲化物体单晶中的点缺陷和杂质的能级状态。对比富Te条件下生长的未掺杂ZnTe和CdTe晶体在8.6 K下的PL谱可以发现,电阻率较低的p型ZnTe晶体,其PL谱中,电子到中性受主复合发光峰(e,A~0)强度高于施主-受主对复合发光峰(DAP),而高电阻率阻n型CdTe晶体则刚好相反,这可能是由于生长速率及降温过程的热经历不同导致占主导的本征点缺陷类型不同造成的。按化学计量比生长的未掺杂CdZnTe晶体,其PL谱中自由激子发光峰(D~0,X)占主导,而(e,A~0)峰强度高于DAP峰,变温PL谱测试表明当温度高于15 K时,(e,A~0)峰与DAP峰逐渐叠加在一起。In掺杂导致在富Te条件下生长的CdZnTe晶体的PL谱中产生明显的A中心复合发光峰,与导带的能量差约为0.15 eV,主要与In补偿Cd空位形成的复合体[In_(Cd)~+V_(Cd)~(2-)]~-有关,且其强度与In掺杂元素的含量成正比。     

Ⅱ-Ⅵ族碲化物体单晶低温光致发光谱研究

采用熔体法生长Ⅱ-Ⅵ族碲化物体单晶时,不同的生长条件及热经历过程会导致生长态晶体材料中,占主导的点缺陷类型存在较大的差异,进而影响了晶体的物理性能及器件的使用。低温光致发光(PL)谱作为一种无损检测方法,可以用于研究不同条件下生长的Ⅱ-Ⅵ族碲化物体单晶中的点缺陷和杂质的能级状态。对比富Te条件下生长的未掺杂ZnTe和CdTe晶体在8.6 K下的PL谱可以发现,电阻率较低的p型ZnTe晶体,其PL谱中,电子到中性受主复合发光峰(e, A0)强度高于施主-受主对复合发光峰(DAP),而高电阻率阻n型CdTe晶体则刚好相反,这可能是由于生长速率及降温过程的热经历不同导致占主导的本征点缺陷类型不同造成的。按化学计量比生长的未掺杂CdZnTe晶体,其PL谱中自由激子发光峰(D0, X)占主导,而(e, A0)峰强度高于DAP峰,变温PL谱测试表明当温度高于15 K时,(e, A0)峰与DAP峰逐渐叠加在一起。In掺杂导致在富Te条件下生长的CdZnTe晶体的PL谱中产生明显的A中心复合发光峰,与导带的能量差约为0.15 eV,主要与In补偿Cd空位形成的复合体[In+_CdV2-_Cd]-有关,且其强度与In掺杂元素的含量成正比。     

LP-MOCVD生长(ZnCdTe,ZnSeTe)/ZnTe复合量子阱的激子发光研究

用低压金属有机化学气相沉积(LP-MOCVD)的方法在GaAs(100)衬底上生长了(ZnCdTe，ZnSeTe)／ZnTe复合量子阱结构。测量了生长样品的光致发光(PL)谱，得到两个发光峰(记为Il，I2)，分析认为高能侧的峰为Zn0．9Cd0．1Te浅阱峰，而低能侧的峰为ZnSe0．2Te0.8深阱层的发射。对样品进行了变激发强度的PL谱测量，当激发强度增加时，PL谱中两个发光峰的比值(I2／I1)开始时迅速增加，然后缓慢减小。这是由于浅阱中的电子和空穴隧穿入深阱中导致空间电荷的分离，从而在复合量子阱结构中产生了一个内建电场所引起的。     

用光电子能谱研究CdTe太阳电池的背接触特性

CdTe太阳电池的背电极须采用高功函数金属。通过采用光电子能谱(XPS)分析了高功函数金属Au和Ni分别作为背电极的CdTe太阳电池背接触特性,发现在背电极剥离后,Au在ZnTe/ZnTe∶Cu背接触层表面以Au单质形式存在,扩散深度较浅;Ni扩散到ZnTe/ZnTe∶Cu复合层的深度比Au大,且大多呈离子态,与ZnTe/ZnTe∶Cu复合层中的富Te离子形成Ni_xTe,提高了掺杂浓度,使电池性能获得改善。在两样品中还发现,不论是Te的峰还是Zn的峰,其峰的位移变化都很小,说明两样品中Te和Zn的存在形式没有发生变化。     

ZnCdTe/ZnTe超晶格的近带边发射特性

本文通过不同激发光强度下的光致发光实验,把Zn0.67Cd0.33Te/ZnTe超晶格(SLs)样品的两个发光谱峰分别归结为与激子有关的和导带电子到受主的辐射复合过程.为进一步了解样品的发光特性,做了不同温度下的光致发光实验,得到了两个谱峰在高温区的激活能,即:高能峰为127meV,低能峰为132meV.     

ZnSe/BeTe Ⅱ型量子阱中界面结构对发光特性的影响

报道了具有特殊界面结构(界面包含三个Zn—Te或Te—Zn化学键)的非掺杂ZnSe/BeTe II 型量子阱在低温(5—10 K)条件下的空间间接光致发光(PL)光谱的实验结果. PL光谱显示了一个较弱的双峰结构和较低的线性偏振度,并且这两个峰的线性偏振度相反. 此外,这个PL光谱也强烈地依赖于一个外加电场的变化. 这些结果表明样品的两个发光峰是分别来自两个界面的发光跃迁,并且特殊界面结构降低了空间间接PL的发光效率和线性偏振性,以及界面附近的内秉电场. 随着激发强度的增加,PL谱的高能端发光峰显示了一个 关键词： Ⅱ型量子阱 光致发光 界面结构     

掺碲硒化镓晶体的光学性能(英文)

采用水平区熔法生长了碲(Te)掺杂浓度(质量百分比)分别为0.05%,0.1%,0.5%,1%,2%的硒化镓(GaSe)晶体,并分别对掺杂浓度为0.01%,0.07%,0.38%,0.67%,2.07%的GaSe∶Te晶体的光学性能进行了表征。首次研究了GaSe∶Te晶体中刚性层声子模式的转换。吸收光谱测试结果表明:当Te掺杂浓度小于0.38%时,振动中心位于0.59 THz附近的E'(2)刚性模式吸收峰强度可达最大值,这一过程与GaSe∶Te晶体光学性能的提高密切相关。但Te掺杂浓度的进一步提高会导致E'(2)刚性模式吸收峰强度逐渐减弱,当Te掺杂浓度为1%时,E'(2)刚性模式吸收峰基本消失。这两个过程与GaSe∶Te晶体光学质量的下降密切相关。因此,E'(2)刚性模式吸收强度达到最高时对应的掺杂浓度即是GaSe∶Te晶体中Te的最佳掺杂浓度,光整流产生太赫兹过程证实了此结论的正确性。     

InN分凝的InGaN薄膜的光致发光与吸收谱

我们用低压MOCVD在蓝宝石衬底生长了InGaN/GaN外延层.用X射线衍射(XRD),光致发光谱(PL),光吸收谱等测量手段,研究了InGaN的辐射发光机制.In组分利用Vegard定理和XRD测量得到.我们发现随着In组分的增加,在光吸收谱上发现吸收边的红移和较宽的Urbach带尾;PL谱中低能端的发射渐渐成为主导,并且在PL激发谱中InGaN峰也变宽.我们认为压电效应改变了InGaN的能带结构,从而影响了光学吸收特性.而在InN量子点中的辐射复合则是InGaN层发光的起源.     

LPE碲镉汞薄膜的显微Raman谱与显微荧光谱分析

利用Raman显微镜系统对4块用液相外延(LPE)方法在Cd0.96Zn0.04Te衬底上生长的Hg0.8Cd0.2Te外延薄膜样品，在100～5 000cm^-1光谱范围进行测量，在实验曲线中除了观察到与碲镉汞材料晶格振动相符的类．HgTe的光学振动横模(TO1模)和纵模(LO1模)的Raman散射峰、类-CdTe光学振动横模(TO2模)和纵模(LO2模)混合的Raman散射峰以及来源于TO1 LO1的二级Raman散射峰外，在1 000～5 000cm^-1光谱范围首次发现了LPE碲镉汞薄膜的显微荧光峰，该显微荧光的发光范围换算为电子伏特标度为1．34～1．83eV．发光中心位于2750cm^-1即1.62eV，发光峰的半高宽(FWFIM)约为0．25eV。通过分析指出．该显微荧光来源于碲镉汞外延层中阴性离子空位与材料导带底的共振能级的发光。     

玻璃中CdSeS纳米晶体的室温光致发光谱

对掺有过饱和的镉、硒和少量硫的玻璃在500～800℃分别退火4h,生长了不同尺寸的CdSe_1-xS_x纳米晶体。测量了纳米晶体的室温吸收光谱和光致发光(PL)光谱,550℃生长的样品在300～800nm的范围没有观察到吸收和发光峰,表明温度低于550℃玻璃中不能形成纳米晶体。生长温度在600～650℃,纳米晶体的PL光谱主要为两个宽的发光带,即带边激子发光带和通过表面态复合的发光带。随着生长温度的升高,带边复合发光的蓝移减小,通过表面态的发光逐渐消失,并出现了叠加于宽发光带上的一系列明显的弱发射峰。不同温度生长的样品中,叠加峰的能量相同。同一样品中叠加峰的能量不随激发光波长的变化而变化。     

Cd1-x ZnxTe晶体退火条件的选择及Zn压对退火晶体质量的影响

采用传统Bridgman方法和加入accelerated crucible rotation technique的Bridgman(缩写为ACRT-B)方法生长的Cd1-xZnxTe(x=0.04)晶体中存在有点缺陷、位错、杂质和Te沉淀等缺陷.为了减少甚至消除这些缺陷,必须将生长后的CdZnTe晶片在Cd气氛下退火.从Cd-Te和Cd0.96Zn0.04Te的P-T相图出发,详细讨论了CdZnTe晶体的气-固平衡条件,并以此为依据选择退火条件,对ACRT-B法生长的Cd0.96Zn0.04Te晶体进行了退火实验研究.实验结果表明,气氛中的Zn压在一定程度内高于平衡压力有利于晶体中多余Te向晶体表面扩散,即有利于消除Te沉淀.但过高的Zn压会使晶体表面成分偏离原始的化学配比.此时,晶体表面与气氛强烈的原子交换,将造成严重的表面损伤,形成一层结晶质量很差的表面层.同时,Zn原子向晶内的扩散,抑制了退火过程中晶内杂质向晶体表面的扩散.因此,在较低的Zn压下退火(但仍处于气-固平衡范围内),能排除晶内杂质.通过仔细研究不同条件下退火后晶片的结晶质量和断面成分分布,可以认为CdZnTe晶体的退火可分为去沉淀相退火、去杂质退火和均匀化退火几种,最佳的退火工艺应是多步骤、多阶段的组合退火工艺.     

Si掺杂对GaAs纳米线发光特性的影响EI北大核心CSCD

采用分子束外延技术(MBE)在Si(111)衬底上生长了非掺杂和Si掺杂砷化镓(GaAs)纳米线(NWs)。通过扫描电子显微镜(SEM)证实了生长样品的一维性;通过X射线衍射(XRD)测试和拉曼光谱(Raman)证实了掺杂GaAs纳米线中Si的存在;通过光致发光(PL)研究了非掺杂和Si掺杂GaAs纳米线的发光来源,掺杂改变了GaAs纳米线的辐射复合机制。掺杂导致非掺杂纳米线中自由激子发光峰和纤锌矿/闪锌矿(WZ/ZB)混相结构引起的缺陷发光峰消失。     

Si掺杂对GaAs纳米线发光特性的影响

采用分子束外延技术(MBE)在Si(111)衬底上生长了非掺杂和Si掺杂砷化镓(GaAs)纳米线(NWs)。通过扫描电子显微镜(SEM)证实了生长样品的一维性;通过X射线衍射(XRD)测试和拉曼光谱(Raman)证实了掺杂GaAs纳米线中Si的存在;通过光致发光(PL)研究了非掺杂和Si掺杂GaAs纳米线的发光来源,掺杂改变了GaAs纳米线的辐射复合机制。掺杂导致非掺杂纳米线中自由激子发光峰和纤锌矿/闪锌矿(WZ/ZB)混相结构引起的缺陷发光峰消失。     

4H-SiC同质外延的绿带发光与缺陷的关系

利用室温光致发光谱(PL)对CVD法生长的4H-SiC同质外延特性进行研究,发现有绿带发光(GL)特性.用扫描电子显微镜(SEM) 、二次离子质谱(SIMS)和X射线光电子谱(XPS)技术获得了4H-SiC样品纵截面形貌和元素相对含量分布.结果表明,GL与4H-SiC晶体中碳空位(V_C)及络合体缺陷相关,V_C和缓冲层的扩展缺陷(点缺陷和刃位错等)是GL微观来源.GL的半峰宽(FWHM) 反映了参与复合发光的V_C及其络合缺陷能级分散的程度.室温下获得的样品GL强度和光谱波长度可用于分析4H-SiC外延中缺陷分布和晶体质量. 关键词： 绿带发光 4H-SiC同质外延 晶体缺陷     

Cu掺杂对CdS薄膜结构、光致发光及CdS/CdTe电池性能的影响

采用化学浴沉积(CBD)法在FTO(SnO2∶F)/Glass衬底上制备了Cu掺杂的CdS薄膜.用电感耦合等离子体-原子发射光谱(ICP-AES)测得不同Cu掺杂浓度的薄膜中Cu/Cd原子比分别为0.5％、1.5％、5％.分别用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、光致发光谱(PL)、紫外-可见-近红外反射透射谱对薄膜样品进行表征.研究了Cu掺杂对CdS薄膜的晶体结构,微观形貌以及体内点缺陷的影响.用Cu掺杂的CdS薄膜作为N型层制备CdTe太阳能电池,研究了CdS层中Cu对电池性能的影响.     

掺碲硒化镓晶体的光学性能

采用水平区熔法生长了碲（Te）掺杂浓度（质量百分比）分别为0.05%,0.1%,0.5%,1%,2%的硒化镓（GaSe）晶体,并分别对掺杂浓度为0.01%,0.07%,0.38%,0.67%,2.07%的GaSe∶Te晶体的光学性能进行了表征。首次研究了GaSe∶Te晶体中刚性层声子模式的转换。吸收光谱测试结果表明：当Te掺杂浓度小于0.38%时,振动中心位于0.59 THz附近的E＇（2）刚性模式吸收峰强度可达最大值,这一过程与GaSe∶Te晶体光学性能的提高密切相关。但Te掺杂浓度的进一步提高会导致E＇（2）刚性模式吸收峰强度逐渐减弱,当Te掺杂浓度为1%时,E＇（2）刚性模式吸收峰基本消失。这两个过程与GaSe∶Te晶体光学质量的下降密切相关。因此,E＇（2）刚性模式吸收强度达到最高时对应的掺杂浓度即是GaSe∶Te晶体中Te的最佳掺杂浓度,光整流产生太赫兹过程证实了此结论的正确性。     

CdTe薄膜太阳电池背接触的研究

用近空间升华法制备了CdTe多晶薄膜，用硝酸-磷酸(NP)混合液对薄膜表面进行了腐蚀.经SEM观测，腐蚀后的CdTe薄膜晶界变宽，XRD测试发现，经NP腐蚀后，在CdTe薄膜表面生成了一层高电导的富Te层.在腐蚀后的CdTe薄膜上分别制备了Cu，Cu/ZnTe：Cu，ZnTe：Cu，ZnTe/ZnTe：Cu四种背接触层，比较了它们对太阳电池性能的影响.结果表明，用ZnTe/ZnTe：Cu复合层作为背接触层的效果较好，获得了面积为0.5cm²，转换效率为13.38%的CdTe多晶薄膜太 关键词： 硝磷酸腐蚀 背接触层 CdTe太阳电池     

射线探测用碲锌镉晶体及其器件研究

采用改进的布里奇曼(B ridgm an)方法进行锌组分为0.15碲锌镉(Cd0.85Zn0.15Te)晶体的生长。通过严格控制晶体生长过程中Cd的蒸气分压,使得所生长的碲锌镉晶体在结晶质量方面达到了较好的水平。对其性能进行测试,红外透射比T>60%、沉积相密度<1×104/cm2、位错腐蚀坑密度DEPD<6×104/cm2、X射线衍射双晶回摆曲线半峰全宽FWHM<20 arcsec、电阻率ρ>1010Ω.cm。利用所生长的晶体初步制作了平面型单元碲锌镉射线探测器,所用晶体的尺寸为5 mm×5 mm×2.5 mm,制成的探测器在室温下对125I和241Am放射源进行了探测测量。对125I放射源,探测出了强度为74.5%的27.5 keV的γ射线特征峰,不能仔细分辨出强度为39.8%的27.2 keV的γ射线特征结构;对241Am放射源,探测出了59.5 keV的γ射线特征峰,分辨率优于6 keV,半峰全宽FWHM<10%,同时还能检测出Te、Cd的X射线逃逸的混合峰以及241Am低能Te-K系、Np-L系的两个X射线特征峰。     

CdTe太阳电池的不同背电极和背接触层的特性研究

用Ni替代Au来作为CdTe太阳电池的背电极，比较了Ni,Ni/Au,Au/Ni及Au背电极对电池性能的影响.发现Ni作为背电极和ZnTe/ZnTe:Cu复合层接触，电池的开路电压V_oc略有降低，填充因子FF有增有减，变化幅度不大，但因短路电流I_sc有较大的提高，转换效率η平均增长4％.测试了不同背电极的CdTe太阳电池的暗I-V和C-V特性，对背电极剥离后的样品进行了XPS测试分析.结果表明，Ni扩散到ZnTe/ZnTe:Cu复合层的深度比Au多，且大多呈离子态，与ZnTe/ZnTe:Cu复合层中的富Te离子形成Ni_xTe，提高了掺杂浓度，使电池性能获得改善. 关键词： 金属背电极 复合背接触层 转换效率 CdTe太阳电池     

Na-Mg共掺杂ZnO薄膜的结构和光学性质

利用溶胶-凝胶法,在普通载玻片上使用旋转涂膜技术制备了具有c轴择优取向生长的Na-Mg共掺杂的ZnO薄膜。用XRD、SEM、光致发光(PL)及透射光谱对薄膜样品进行了表征。结果表明:Na-Mg共掺杂有利于ZnO薄膜的c轴择优取向生长,并且随着Na+掺杂浓度的增加,晶粒尺寸先增大后减小;通过比较不同掺杂浓度ZnO薄膜的PL谱,推测发光峰值位于380nm的紫外发射与ZnO的自由激子复合有关;发现掺入Mg的确能使ZnO禁带宽度增大,掺杂组分为Na0.04Mg0.2Zn0.76O时,其PL谱只有一个很强的紫光发射峰,其近带边紫外光发射强度较未掺杂的ZnO增强了近10倍,极大地提高了薄膜紫外发光性能;并且随Na+浓度增加薄膜透光性减弱。