六方AlN本征缺陷的第一性原理研究

用基于密度泛函理论平面波赝势法首先对六方AlN本征点缺陷(氮空位、铝空位、氮替代铝、铝替代氮、氮间隙、铝间隙)存在时的晶格结构进行优化，得到其稳定结构；然后通过各缺陷形成能的计算可得知其在生长过程中形成的难易程度；最后从态密度的角度对各种本征点缺陷引起的缺陷能级及电子占据情况进行了分析.发现除氮空位外其他本征缺陷在带隙中形成的能级都很深，要得到n型或p型AlN必须要引入外来杂质.计算得到的本征缺陷能级对于分析AlN的一些非带边辐射机理有重要帮助. 关键词： 六方AlN 形成能 缺陷能级 态密度     

MnTe单晶薄膜的外延制备、本征点缺陷结构及电输运优化

砷化镍型MnTe化合物是一类重要的环境友好p型中温热电材料.低空穴浓度是制约MnTe热电材料性能优化的关键因素,目前对于MnTe热电材料的性能优化缺乏系统的实验研究.本文采用分子束外延技术制备MnTe薄膜,并用扫描隧道显微镜表征其本征点缺陷,最终通过本征点缺陷的调控实现了MnTe的电输运性能大幅优化.结果表明, Mn空位(V_Mn)和Te空位(V_Te)是MnTe薄膜的主要本征点缺陷结构.随着薄膜生长温度(T_sub)的提高或Mn∶Te束流比的降低, MnTe薄膜的空穴浓度得到了大幅提升,最高空穴浓度可达21.5×1019 cm–3,比本征MnTe块体获得的数值高一个数量级.这归因于MnTe薄膜中p型V_Mn浓度的显著增加,并引起电导率和功率因子的显著提升.最后,在T_sub=280℃以及Mn∶Te=1∶12条件下生长的MnTe薄膜获得了所有样品中最高的热电功率因子,在483 K达到1.3μW·cm^–1·K^–2.本研究阐明了MnTe中存在的本征...     

Li-N, Li-2N共掺p型ZnO的第一性原理研究

利用密度泛函理论, 计算了本征ZnO, Li-N共掺杂ZnO及Li-2N共掺杂ZnO的电子结构. 计算结果表明, Li-N及Li-2N共掺杂ZnO体系的Fermi能级均不同程度地进入价带顶, 并在Fermi能级附近形成浅的受主能级, 这说明, Li, N原子共掺杂可获得稳定的p型ZnO;与Li-N掺杂ZnO体系相比, Li-2N掺杂ZnO体系进一步提高了体系的载流子浓度, 更有利于获得p型ZnO.     

p型未掺杂富锌ZnO薄膜的形成和性能研究

以高纯ZnO为靶材,氩气为溅射气体,利用射频磁控溅射技术在石英衬底上生长出纤锌矿结构的富锌ZnO薄膜.薄膜沿(002)择优取向生长,厚约为1.2μm,呈现电绝缘特性.将溅射的ZnO薄膜在10-3Pa,510~1 000 K的温度范围等温退火1 h,室温Hall测量结果表明ZnO薄膜的导电性能经历了由绝缘—n型—p型—n型半导体的变化.XPS测试表明ZnO薄膜的Zn/O离子比随退火温度的升高而降低,但一直是富锌ZnO,说明未掺杂的富锌ZnO也可以形成p型导电.p型未掺杂富锌ZnO薄膜的形成可归因于VZn受主浓度可以克服VO和Zni本征施主的补偿效应.     

ZnO∶Al薄膜中本征缺陷对光电效应的影响

在直流溅射法制备ZnO薄膜的过程中 ,通过合适选取溅射时氧氩的压力比 ,可以显著提高所得n ZnO p Si异质结的光生短路电流 ,并且对该异质结的光生开路电压没有明显影响 ,从而可以用这种方法明显提高其光电转化能力。即使是在已经进行了n型掺杂的ZnO薄膜 (这里为ZnO∶Al)中 ,改变溅射时氧氩比对光电效应的影响也很明显。通过实验 ,已经证实了产生这种现象的原因是溅射时氧氩比的改变导致了ZnO薄膜内部的本征缺陷浓度的改变 ,使得载流子浓度变化而导致的结果。在氧氩压力比约为 1∶3时 ,光电转化效率最高     

氧化锌薄膜光电功能材料研究的关键问题

氧化锌薄膜光电功能材料是近年来新发展起来的研究课题,由于它在短波长光电信息功能材料方面具有潜在的应用前景而备受关注.为了开发ZnO结型光电器件,目前首先需要解决高质量ZnO单晶薄膜的外延及p型掺杂等关键问题.综合国内外的研究结果,结合我们的工作,叙述了利用多晶格匹配原理通过过渡层在Si衬底上异质外延高质量ZnO薄膜,介绍了用SiC作过渡层生长ZnO薄膜的有关问题.对ZnO的p型掺杂,分析了制备p型ZnO的困难和利用Ⅲ-Ⅴ族共掺杂方法生长p型ZnO的作用和优点.     

N，Ga共掺杂实现p型ZnO的第一性原理研究

采用第一性原理的超软赝势方法,研究了纤锌矿ZnO在本征及N-Ga,2N-Ga共掺杂情况下的几何结构、能带、电子态密度.结果显示,共掺杂N-Ga构型具有更稳定的结构.研究还发现:共掺杂2N-Ga的ZnO结构有效地提高了载流子浓度,非局域化特征明显,更有利于获得p型ZnO.     

W-Cu共掺杂ZnO电子结构和光学性质

采用了基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理平面波超软赝势方法,计算了本征ZnO, W单掺杂ZnO, Cu单掺杂ZnO,以及W-Cu共掺杂ZnO电子结构和光学性质.计算结果表明:W掺杂属于n型掺杂, Cu掺杂属于p型掺杂,单掺杂均可以提高ZnO的载流子浓度,从而改善ZnO的导电性. W-Cu共掺杂时ZnO进入简并状态,呈现金属性质.三种掺杂ZnO的吸收光谱均发生红移,其中W-Cu共掺杂时, ZnO对太阳光谱的吸收效果最好.     

Cu-Fe共掺杂ZnO电子结构与光学性质的第一性原理计算研究

基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法,计算了本征ZnO,Cu、Fe单掺杂和Cu-Fe共掺杂ZnO的电子结构和光学性质.计算结果显示:Cu掺杂属于p型掺杂,Fe掺杂属于n型掺杂,单掺杂时Cu-3d态电子和Fe-3d态电子均在禁带形成杂质能级,从而提高ZnO的载流子浓度,改善ZnO的导电性能,而Cu-Fe共掺杂时ZnO半导体进入简并态,呈现金属特性.掺杂后的ZnO介电函数虚部变化主要集中在低能量区域,光谱吸收系数及反射率曲线发生红移,其中本征ZnO对太阳光谱有较好的透射性,Fe单掺杂和Cu-Fe共掺杂ZnO对可见光谱有相似的吸收效果,而Fe单掺杂ZnO对近紫外区域的光谱透射率更小,适用于制备防紫外线薄膜.     

Cu-Fe共掺杂ZnO电子结构与光学性质的第一性原理计算研究

基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法,计算了本征ZnO,Cu、Fe单掺杂和Cu-Fe共掺杂ZnO的电子结构和光学性质.计算结果显示:Cu掺杂属于p型掺杂,Fe掺杂属于n型掺杂,单掺杂时Cu-3d态电子和Fe-3d态电子均在禁带形成杂质能级,从而提高ZnO的载流子浓度,改善ZnO的导电性能,而Cu-Fe共掺杂时ZnO半导体进入简并态,呈现金属特性.掺杂后的ZnO介电函数虚部变化主要集中在低能量区域,光谱吸收系数及反射率曲线发生红移,其中本征ZnO对太阳光谱有较好的透射性,Fe单掺杂和Cu-Fe共掺杂ZnO对可见光谱有相似的吸收效果,而Fe单掺杂ZnO对近紫外区域的光谱透射率更小,适用于制备防紫外线薄膜.     

脉冲激光辐照p型硅单晶向n型转化

本文研究了p型硅单晶用红宝石脉冲激光辐照之后向n型转化的效应。这个效应与补偿杂质有关。实验结果表明:脉冲激光辐照之后补偿杂质浓度增加,补偿杂质磷分布发生变化,杂质补偿度大于7％的样品在被激光辐照的区域较容易转变为n型导电。这个效应与硅单晶中氧含量、晶面和晶体生长方式无关。 关键词：     

新型混合离子-电子导体Sm0.9Ca0.1Al1-xMnxO3-δ的制备及其电性能研究

采用有机凝胶法结合固相烧结技术制备了单相的Sm_0.9Ca_0.1Al_1-xMn_xO_3-δ（SCAM, x=0.1—0.5）新型混合离子-电子导体.通过TG-DTA,XRD和直流四引线法研究了凝胶前驱体的热分解和相转化过程、烧结体的结构、相稳定性、导电性能及其电输运机理.结果表明,凝胶前驱体在900℃焙烧5h可以形成完全晶化的四方钙钛矿相纳米粉体 关键词： 混合离子-电子导体 3')" href="#">SmAlO₃ 有机凝胶法 电导率     

Thermo electric properties of titanium doped hausmannite

Measurements of electrical conductivity and thermoelectric power of Mn₃O₄ and Ti-doped Mn₃O₄ are reported. Below 900 K n- and p-type conductivity can occur, which can be interpreted to be of a hopping type; above 900 K only p-type conductivity is found, which is explained as band-type conduction.     

First-Principles Study of Intrinsic Point Defects of Monolayer GeS

The properties of six kinds of intrinsic point defects in monolayer GeS are systematically investigated using the“transfer to real state”model,based on density functional theory.We find that Ge vacancy is the dominant intrinsic acceptor defect,due to its shallow acceptor transition energy level and lowest formation energy,which is primarily responsible for the intrinsic p-type conductivity of monolayer GeS,and effectively explains the native p-type conductivity of GeS observed in experiment.The shallow acceptor transition level derives from the local structural distortion induced by Coulomb repulsion between the charged vacancy center and its surrounding anions.Furthermore,with respect to growth conditions,Ge vacancies will be compensated by fewer n-type intrinsic defects under Ge-poor growth conditions.Our results have established the physical origin of the intrinsic p-type conductivity in monolayer GeS,as well as expanding the understanding of defect properties in lowdimensional semiconductor materials.     

GGA+U方法研究ZnO孪晶界对V_(Zn)-N_O-H复合体对p型导电性的影响

采用基于密度泛函理论的广义梯度近似平面波赝势方法,探究四种ZnO-Σ7(1230)孪晶界中V_(Zn)-N_O-H复合体的电子结构和p型导电机理.计算结果表明,在ZnO-Σ7(1230)孪晶界中,N掺杂后会与锌空位(V_(Zn))、氢填隙(Hi)等点缺陷结合,进而形成V_(Zn)-N_O-H复合体,并出现在孪晶中的晶格应变集中区.此外,四种孪晶界中孪晶GB7a有利于V_(Zn)-N_O-H离化能降低,从而使其表现出浅受主特征.分析显示特殊的孪晶结构导致了氮替位(N_O)与近邻的O原子间距离缩短,阴离子之间发生相互作用,导致禁带中的空带能级下降,降低了电子跃迁所需能量.这一结果也说明GB7a孪晶界中的V_(Zn)-N_O-H可能成为N掺杂ZnO材料的p型导电的来源之一.     

Effect of substrates on the properties of p-type ZnO films

Influence of substrates on the properties of p-type ZnO films, which were fabricated by N–Al co-doping technique, was studied. Hall measurement results indicated that ZnO films deposited on common glass substrate were p-type conductivity when Zn:N:Al atomic ratio amounts to 1:3:0.1. However, ZnO films deposited on corning 7059 glass substrate showed n-type conductivity. Secondary ion mass spectroscopy demonstrated that Na content incorporated into ZnO films deposited on common glass substrate was more evident than that of corning 7059 glass. In addition, Hall mobility and conductivity of p-type ZnO thin films deposited on silicon substrate were improved largely.     

热损耗条件下导热系数反演模型及实验研究

通过导热反问题反演求解导热系数通常误差较大,本文构建考虑热损耗条件下的虚拟薄板模型精确求解导热系数。首先通过数值算例验证模型的准确性和稳定性,正向问题使用有限差分法进行求解,反问题求解采用人工蜂群算法进行目标函数最优化。然后搭建第二类边界条件下导热正向装置,进行导热系数实例反演和实验研究,并将新模型与理论模型反演结果对比分析。结果表明理论模型反演结果的相对误差约为-14.76%,而新模型下导热系数反演相对误差达到-4.67%。新模型较理论模型反演结果更精确,有效降低了热损耗对反演的影响,提高了反演精度,更符合实际工况。     

Kinetic demixing in yttria-doped zirconia part II - theoretical analysis

This paper presents a formal analysis of the transport processes in yttria-doped zirconia under a temperature gradient. Due to the simultaneous diffusion and drift of the species when the material is exposed to a thermodynamical potential gradient, a kinetic demixing process appears on the cationic sublattice if the diffusion coefficients of the cations are different. Experimental results obtained with yttria-doped zirconia are discussed on the basis of this analysis. They confirm that kinetic demixing processes during cooling must be taken into account in the interpretation of the grain boundary conductivity of doped zirconia. Paper presented at the 7th Euroconference on Ionics, Calcatoggio, Corsica, France, Oct. 1–7, 2000.     

Superconductor/semiconductor nanostructures on p-type InAs

Recent experimental results for Nb/p-type InAs/Nb Josephson junctions are reviewed. In these devices, the superconducting Nb electrodes are coupled through the native inversion layer at the surface of p-type InAs. Besides the dc and ac Josephson effects, we discuss the opening of a proximity-effect induced energy gap in the density of states of the inversion layer where it is covered by Nb. In field-effect controlled devices, the short electrode separation comparable to the mean free path allows the observation of Fabry–Pérot type resonances in the current–voltage characteristics.     

M.H.D. Generators with Superheated Steam

This paper considers a new kind of M.H.D. generator operating at extremely low temperature through the use of a working fluid which is either water vapor or metallic vapors. In the first case conductivity is achieved by seeding with electrolytes. A high thermodynamical efficiency is obtained by combination of an adiabatic expansion with an isothermal compression.