Cu-N共掺β-Ga2O3的光电性质的第一性原理计算

基于密度泛函理论,本文通过OTFG赝势方法计算了本征β-Ga₂O₃以及Cu-N共掺后β-Ga₂O₃的晶格常数、电子结构以及光学特性.计算结果表明本征β-Ga₂O₃的禁带宽度为4.5 eV;Cu和N掺入β-Ga₂O₃后属于受主杂质,并且引入了深受主能级,这表明Cu-N共掺后β-Ga₂O₃变为p型半导体材料;光学性质计算结果表明本征β-Ga₂O₃的静介电函数为2.5,掺杂后β-Ga₂O₃的静介电函数增大,对电荷的存储能力增强;此外,Cu-N的共掺对β-Ga₂O₃的吸收系数、反射率在能量较低的区域的影响较大,而对能量较高的区域影响较小.     

Si掺杂β-Ga2O3的第一性原理计算与实验研究

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理平面波超软赝势(USPP)法, 在广义梯度近似(GGA)下计算了本征β-Ga₂O₃和Si掺杂β-Ga₂O₃的能带结构、电子态密度、差分电荷密度和光学特性. 在蓝宝石衬底(0001)晶面上用脉冲激光沉积(PLD)法制备了本征β-Ga₂O₃和Si掺杂β-Ga₂O₃薄膜, 测量了其吸收光谱和反射光 关键词： 第一性原理 超软赝势 密度泛函理论 2O₃')" href="#">Si掺杂β-Ga₂O₃     

薄膜厚度对射频磁控溅射β-Ga2O3薄膜光电性能的影响

本文在室温下利用射频磁控溅射技术在(001)蓝宝石衬底上制备了不同厚度的β-Ga₂O₃薄膜,随后将其置于氩气气氛中800℃退火1 h.利用XRD,SEM,UV-Vis分光光度计、PL光致发光光谱仪和Keithley 4200-SCS半导体表征系统等考察薄膜厚度对所得氧化镓薄膜相组成、表面形貌、光学性能以及光电探测性能的影响.结果表明,随着薄膜厚度的增加,薄膜结晶质量提高,840 nm薄膜最佳,1050 nm薄膜结晶质量略有降低.不同厚度β-Ga₂O₃薄膜在波长200—300 nm日盲区域内均具有明显的紫外光吸收,禁带宽度随着薄膜厚度的增加而增加.PL谱中各发光峰峰强随着薄膜厚度的增加而减小,表明氧空位及其相关缺陷受到抑制.在β-Ga₂O₃薄膜基础上制备出日盲紫外光电探测器的探测性能(光暗电流比,响应度,探测率,外量子效率)也随薄膜厚度的增加呈先增后减的趋势.厚度约为840 nm的β-Ga₂O₃紫外光电探测器,在5...     

Lu-Eu共掺杂Ga2O3的光电性质的第一性原理计算

宽禁带半导体β-Ga₂O₃因为具有优良的物理化学性能而成为研究热点.本文基于DFT(Density Functional Theory)的第一性原理方法,先采用PBE(Perdew-Burke-Ernzerhof)中的GGA(Generalized Gradient Approximation)和GGA+U(Generalized Gradient Approximation-Hubbard U)的方法计算了本征β-Ga₂O₃,Lu掺杂浓度为12.5%的β-Ga₂O₃及Lu-Eu共掺杂浓度为25%的β-Ga₂O₃结构的晶格常数、能带结构和体系总能量.发现采用GGA+U的方法计算的带隙值更接近实验值,于是采用GGA+U的方法计算了本征β-Ga₂O₃,Lu掺杂的β-Ga₂O₃以及Lu-Eu共掺杂的β-Ga₂O...     

后退火时间对磁控溅射制备β-Ga2O3薄膜材料的影响

第三代半导体β-Ga₂O₃因其优异的性质在近年来备受国内外的关注,而获得质量较好的β-Ga₂O₃薄膜也就成了其广泛应用的关键.本文采用射频磁控溅射方法,以C面蓝宝石(Al₂O₃)为衬底制备β-Ga₂O₃薄膜,并研究后退火工艺中退火时间对制得的β-Ga₂O₃薄膜材料的影响. XRD和AFM表征结果表明,随着退火时间的增加,薄膜的衍射峰强度表现为先增大后减小再增大的特性,半峰宽为先增大后减小,而晶粒尺寸与半峰宽相反;薄膜表面粗糙程度呈现先下降后上升的趋势.另外,利用积分球式分光光度计测试了薄膜的光学特性,结果表明薄膜的吸收光谱存在两个吸收峰值,分别位于250 nm和300 nm附近处,在深紫外区域有较好的吸收特性.     

磁控溅射功率对β-Ga2O3薄膜特性的影响

近年来,第三代宽禁带半导体材料β-Ga₂O₃受到越来越多的关注,在材料制备、掺杂、刻蚀等方面都有广泛研究.射频磁控溅射是常用的β-Ga₂O₃薄膜制备方法之一,而磁控溅射法制膜往往需要进行退火处理以提高薄膜质量.本文研究溅射功率对射频磁控溅射在C面蓝宝石基底上制备得到的β-Ga₂O₃薄膜特性的影响. X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)和扫描电子显微镜(SEM)表征结果表明,随着溅射功率的增大,半峰宽呈现先增大后减小再增大的趋势,晶粒尺寸变化与之相反.此外,通过积分球式分光光度计,研究了溅射功率对β-Ga₂O₃薄膜光学特性的影响.光学特性方面,薄膜吸光度随着波长的增加,先升高后下降、再升高再下降,最后吸收边在700 nm附近截止,不同溅射功率制备的薄膜吸收光谱都存在两个吸收峰.     

大面积α-Fe2O3纳米线及纳米带阵列的制备研究

以铁箔为原材料和基片,通过控制热氧化过程中的宏观实验条件(载气流量及其组分、压强、温度分布和反应时间等),实现了α-Fe₂O₃一维纳米结构的可控生长,获得了大面积(10mm×10mm)、单分散性好、沿［110］方向生长的α-Fe₂O₃纳米带或纳米线阵列. 对不同宏观实验条件下所制备的样品进行形貌和晶格结构表征和分析,认为热氧化过程中α-Fe₂O₃一维纳米结构的生长遵循类似气- 关键词： 2O₃')" href="#">α-Fe₂O₃ 一维纳米结构 热氧化法     

氧流量对热蒸发CVD法生长β-Ga2O3纳米材料的结构及发光特性的影响

用热蒸发CVD法制备了β-Ga2O3纳米材料, 并用光致发光(PL)方法研究了其发光特性.X射线衍射分析显示, 产物为单斜结构的β-Ga2O3.扫描电子显微镜测试表明:在较小氧流量条件下制备的产物为β-Ga2O3纳米带, 宽度小于100nm, 长度有几微米; 较大氧流量时制备出β-Ga2O3纳米晶粒结构, 晶粒尺度在80-156nm.PL的测试表明: β-Ga2O3纳米结构在波长516nm处有很强的绿色发光带, 且随着氧流量的逐渐增加发光强度逐渐减弱.在氧气氛中900℃退火2h处理后, 发光强度减弱, 进一步证实氧空位缺陷是β-Ga2O3纳米材料发光的主要因素.     

本征缺陷对β-Ga2O3光催化性质影响的第一性原理研究

运用第一性原理杂化泛函研究了本征缺陷(O空位和Ga空位)对于β-Ga₂O₃的几何结构和电子性质的影响.计算结构表明:杂化泛函B3LPY能很好的描述β-Ga₂O₃的几何结构和电子结构,能与实验符合.含O缺陷的形成能在富氧和贫氧下分别为4.04和0.92 eV,优于含Ga缺陷的体系.空位缺陷的出现对于理想Ga₂O₃的晶格参数影响不显著,只是在O空位体系中,空位附近Ga-O键长有0.1?变化.含空位缺陷的体系的禁带中都有缺陷能级的出现,含Ga和O空位缺陷的Ga₂O₃的光跃迁能分别为1.93 eV(β自旋)和2.92 eV,有很明显的光吸收的拓展,从理论上解释了Ga₂O₃作为光催化材料的潜在应用.     

金属有机物化学气相沉积法生长Ga2（1-x）In2xO3薄膜的结构及光电性能研究

采用金属有机物化学气相沉积（MOCVD）法在蓝宝石（0001）衬底上制备出了Ga_2（1-x）In_2xO₃（x=01—09）薄膜,研究了薄膜的结构、电学和光学特性以及退火处理对薄膜性质的影响.测量结果表明：当In组分x=02时,样品为单斜β-Ga₂O₃结构;x=05的样品,薄膜呈现非晶结构,退火处理后薄膜结构得到明显的改善 关键词： 金属有机物化学气相沉积 2（1-x）In_2xO₃薄膜')" href="#">Ga_2（1-x）In_2xO₃薄膜 蓝宝石衬底 退火     

AlN/β-Ga2O3异质结电子输运机制

β-Ga₂O₃具有禁带宽度大、击穿电场强的优点,在射频及功率器件领域具有广阔的应用前景.β-Ga₂O₃(201)晶面和AlN(0002)晶面较小的晶格失配和较大的导带阶表明二者具有结合为异质结并形成二维电子气(twodimensional electron gas,2DEG)的理论基础,引起了众多研究者关注.本文利用AlN的表面态假设,通过求解薛定谔-泊松方程组计算了AlN/β-Ga₂O₃异质结导带形状和2DEG面密度,并将结果应用于玻尔兹曼输运理论,计算了离化杂质散射、界面粗糙散射、声学形变势散射、极性光学声子散射等主要散射机制限制的迁移率,评估了不同散射机制的相对重要性.结果表明,2DEG面密度随AlN厚度的增加而增加,当AlN厚度为6 nm,2DEG面密度可达1.0×10¹³ cm^-2,室温迁移率为368.6 cm²/(V.s).在T<184 K的中低温区域,界面粗糙散射是限制2...     

掺杂Y2O3和BaCeO3提高MOD-YBCO超导性能的研究

本文通过在前驱液中添加过量钇盐和铈的有机盐,采用三氟乙酸盐-金属有机沉积法(TFA-MOD) 在铝酸镧单晶基体上制备了含有纳米氧化钇和纳米铈酸钡的YBCO薄膜. 与纯YBCO薄膜相比,掺杂Y₂O₃/BaCeO₃的YBCO膜的临界转变温度几乎保持不变,为91 K左右. 而掺杂Y₂O₃/BaCeO₃的YBCO膜的临界电流密度达到5.0 MA/cm² (77 K, 0T), 是纯YBCO膜临界电流密度的1.5倍.薄膜中的Y₂O₃和BaCeO₃可能在YBCO内部起到了 有效的钉扎磁通作用. 关键词： 钇钡铜氧薄膜 2O₃和纳米BaCeO₃')" href="#">纳米Y₂O₃和纳米BaCeO₃ 磁通钉扎 三氟乙酸盐-金属有机沉积     

Electronic structures and optical properties of Zn-doped β-Ga2O3 with different doping sites

<正>The electronic structures and optical properties of intrinsicβ-Ga₂O₃ and Zn-dopedβ-Ga₂O₃ are investigated by first-principles calculations.The analysis about the thermal stability shows that Zn-dopedβ-Ga₂O₃ remains stable. The Zn doping does not change the basic electronic structure ofβ-Ga₂O₃,but only generates an empty energy level above the maximum of the valence band,which is shallow enough to make the Zn-dopedβ-Ga₂O₃ a typical p-type semiconductor.Because of Zn doping,absorption and reflectivity are enhanced in the near infrared region.The higher absorption and reflectivity of Zn_Ca（2） than those of Zn_Ca（1）are due to more empty energy states of Zn_Ca（2）than those of Zn_Ca（1） near E_f in the near infrared region.     

纳米β-FeSi2/a-Si多层膜室温光致发光分析

采用射频磁控溅射的方法,在Si（100）基片上制备了纳米β-FeSi₂/Si多层结构,利用X射线衍射、透射电子显微镜、光致发光光谱等表征技术,研究了β-FeSi₂/Si多层结构的结构、成分和光致发光特性.研究结果表明：利用磁控溅射法得到的Fe/Si多层膜,室温下能够检测到β-FeSi₂的1.53 μm处光致发光信号;未退火时多层膜是（非晶的FeSi₂+β-FeSi₂颗粒）/非晶Si结构,退火后则是 关键词： 2')" href="#">β-FeSi₂ 磁控溅射 XRD 光致发光光谱     

SHS等离子喷涂制备FeAl2O4-Al2O3-Fe纳米复合涂层的研究

利用SHS等离子喷涂技术，将经过机械团聚法制备的Fe₂O₃-Al复合粉体送入等离子焰流，沉积出厚度约为400 μm的复合涂层.利用XRD，SEM 和TEM等检测手段对涂层的成分和组织进行了分析，测定了涂层的显微硬度、断裂韧性以及耐磨性.结果表明涂层为具有纳米结构的FeAl₂O₄-Al₂O₃-Fe纳米复合组织；涂层的显微硬度为HV_100g870；断裂韧性是普通Al₂O₃涂层的2倍；无润滑磨损的耐磨性是普通Al₂O₃涂层的2.5倍. 关键词： SHS等离子喷涂 纳米涂层 断裂韧性     

常压MOCVD生长Ga2O3薄膜及其分析

以去离子水(H₂O)和三甲基镓(TMGa)为源材料,用常压MOCVD方法在蓝宝石(0001)面上生长出β-Ga₂O₃薄膜.用原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD)以及二次离子质谱(SIMS)实验表征Ga₂O₃外延膜的质量.在X射线衍射谱中有一个强的Ga₂O₃(102)面衍射峰,其半峰全宽(FWHM)为0.25°,表明该Ga₂O₃外延膜是(102)择优取向.在二次离子质谱中除了C、H、O和Ga原子外,没有观测到其他原子.     

Lu2O3：Tb纳米粉末的光致发光特性

用燃烧合成法制备了Lu₂O₃:Tb³⁺纳米粉末。产物为立方相结构,粒径在3~40nm之间可控。对不同颗粒度的样品的激发光谱、发射光谱和荧光衰减特性进行了研究。在紫外光激发下,样品显示出较强的发光(来自于Tb³⁺的⁵D_3,4→⁷F_J跃迁)。同时,样品的光致发光性质在很大程度上受到样品颗粒度的影响,对此现象给出了合理的解释。     

Er3+掺杂SiO2复合的Al2O3粉末结构及光致发光特性

采用溶胶-凝胶(sol-gel)工艺制备0.1 mol% Er³⁺掺杂Al₂O₃体系和SiO₂-Al₂O₃复合体系粉末. 实验结果表明：5 mol%的SiO₂复合加入Al₂O₃抑制γ→θ和θ→α相转变. 掺0.1 mol%Er³⁺:Al₂O₃体系粉末，900℃烧结，在1.47—1.63μm波段内光致发光(PL)谱为中心波长1.53 μm、半高宽56 nm的单一宽峰，1000—1200℃烧结，劈裂为多峰PL谱. 掺0.1 mol%Er³⁺:SiO₂-Al₂O₃复合体系粉末，在高达1200℃烧结，仍保持中心波长1.53 μm的单一宽峰PL谱，由于—OH更完全的脱除，PL强度较900℃烧结Al₂O₃体系，SiO₂-Al₂O₃复合体系均提高1个数量级. 关键词： 2-Al₂O₃复合体系')" href="#">SiO₂-Al₂O₃复合体系 掺铒 溶胶-凝胶工艺 光致发光     

CoFe2O4和MnFe2O4纳米复合介质的制备及其磁性研究

采用热分解法制备了分散程度高且平均晶粒尺寸为20 nm的CoFe₂O₄和MnFe₂O₄复合介质.低温磁化曲线测量显示,制备的复合介质具有软-硬磁交换弹性耦合效应,且合成温度以及软磁和硬磁相的成分比例对磁交换弹性耦合的强度有很大的影响.变温磁测量显示,温度为20K时,复合纳米介质的表面自旋冻结效应导致饱和磁化强度显著增加.Henkel测量显示,对分散的CoFe₂O₄和MnFe₂O₄复合介质,磁偶极相互作用占主导作用.     

Co掺杂β-Ga2O3的电学性质和电荷转变能级的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了Co掺杂β-Ga₂O₃体系的电学性质和转变能级.研究发现,Co原子代替Ga原子后会导致电子结构发生显著变化.利用杂化泛函(HSE06)计算了体系的能带结构,发现随着Co掺杂浓度增加,β-Ga₂O₃禁带宽度逐渐减小,增加化合物对光的吸收,增强它们的光学性能和载流子输运能力.在β-Ga₂O₃体系的四面体格位掺入Co原子,将引入了4.00μ_B的磁矩,磁矩主要来源于Co原子.通过对电子局域函数的分析,可知,Ga, Co和O原子之间是共价键和离子键共同结合.在富镓的条件下,1×3×2超胞模型下,Co掺杂会形成浅受主杂质能级.