p型纳米硅与a-Si∶H不锈钢底衬nip太阳电池

报道了选用厚度为0.05mm的不锈钢箔作衬底,B掺杂P型氢化纳米硅作窗口层,制备成功开路电压和填充因子分别达到0.90V和0.70的nip非晶硅基薄膜单结太阳电池.UV VIS透射谱和微区Raman谱证实所用p层具有典型氢化纳米硅的宽能隙和含有硅结晶颗粒的微结构特征.明确指出导致这种氢化纳米硅能隙展宽的物理机制是量子尺寸效应.     

氢化硅薄膜光吸收近似特性研究

利用等离子体化学气相沉积系统在直流电压源和射频源的双重激励下,以康宁7059玻璃为衬底制备了氢化硅薄膜．过测定氢化硅薄膜Raman光谱,对薄膜微结构进行了表征;建立氢化硅薄膜的光吸收模型,计算出薄膜的光吸收系数和光学带隙,和实验结果基本一致,说明该模型符合实验结果;并利用该模型计算的光吸收系数和光学带隙,结合AMPS软件对设计的太阳电池结构进行了模拟,给出的I-V特性曲线变化趋势与实验结果基本符合,同时对实验结果与模拟结果存在差异的原因进行了分析,并给出合理解释． 关键词： 氢化硅薄膜 光吸收系数 光吸收模型     

氢化硅薄膜介观力学行为及其与微结构内禀关联特性

使用等离子体增强化学气相沉积系统，在射频和直流负偏压的双重激励下制备了本征和掺杂后的氢化硅薄膜.利用拉曼谱对薄膜进行了微结构分析，用纳米压痕系统研究了薄膜的介观力学行为.研究表明：制备于玻璃衬底上的氢化硅薄膜，由于存在非晶态的过渡缓冲层，弹性模量小于相应的制备于单晶硅衬底的薄膜.对于掺杂的氢化硅薄膜，由于磷的掺入使得薄膜晶粒细化、有序度提高，薄膜的晶态比一般在40％以上.而硼的掺入，薄膜晶态比减小，一般低于40％.同时发现，掺磷、本征和掺硼的氢化硅薄膜分别在晶态比为45％，30％和15％左右处，弹性模量较 关键词： 氢化硅薄膜 拉曼谱 弹性模量 晶态比     

表面氢化双层硅烯的结构和电子性质

采用密度泛函理论(DFT)广义梯度近似GGA和HSB06方法研究了氢化双层硅烯(silicene)的结构和电子性质, 结果表明: 氢化后的双层硅烯可能存在三种稳定的构型, AA椅型、AB椅型和AA船型, 其中AA椅型和AB椅型结构最为稳定, 氢化后这三种稳定构型材料的性质由零带隙的半金属(semimetal)转变为禁带宽度分别为1.208, 1.437和1.111 eV 的间接带隙的半导体, 采用混合泛函HSB06计算修正得到的带隙分别为1.595, 1.785 和1.592 eV. 进一步分析了在双轴应变下氢化双层硅烯的带隙随应变的关系, 得到应变可以连续的调节材料的带隙宽度, 这些性质有可能应用于未来的纳米电子器件.     

多孔硅尺寸的理论研究

研究了球形纳米硅的振动特性及Raman谱，建立了Raman移动与尺寸的对应关系．用球形纳米硅来模拟多孔硅，发现多孔硅的尺寸比通常认为的尺度要小得多 关键词：     

硅纳米孔柱阵列的结构和光学特性研究

采用水热腐蚀技术在单晶硅衬底上制备出一种新的硅微米／纳米结构复合体系——硅纳米孔柱阵列(Si-NPA)，并对其表面形貌、结构及光学特性进行研究.Si-NPA的结构复合性体现为 在微米和纳米两个尺度上形成了三个分明的结构层次，即微米尺度的硅柱阵列结构、硅柱上 的纳米多孔结构以及组成孔壁的硅纳米晶粒.积分光反射谱和荧光光谱测试表明，Si-NPA具 有良好的光吸收和光致发光特性.依据Si－NPA积分反射谱的实验数据，采用Kramers-Kronig 变换关系计算得到了Si-NPA的复折射率和复介电函数、吸收系数等光学常数，并由此讨论了 Si-NPA相对于单晶硅的光学特性发生显著变化的原因.最后，通过分析Si-NPA的光吸收系数 与入射光子能量之间的关系，揭示出Si-NPA具有直接带隙半导体的电子结构特征，而且理论 计算得到的Si-NPA的带隙能与其光致发光谱的峰位能很好符合. 关键词： 硅纳米孔柱阵列 光学特性 电子结构 水热腐蚀     

纳米硅结构薄膜光致发光的温度依赖特性

综合考虑纳米硅结构薄膜的特殊性质,如量子限制效应、光学带隙和光跃迁振子强度对纳米硅粒径的依赖特性以及光学带隙和光辐射的温度依赖特性等,给出了一个解析表达式来分析具有一定粒径分布的纳米硅结构薄膜的光致发光(PL)强度分布,其中选取了两种纳米硅的粒径分布,即高斯分布和对数正态分布。结果表明,随着平均粒径和粒径分布偏差的减小,纳米硅薄膜的PL谱峰蓝移。随着环境温度的升高,纳米硅结构薄膜的PL谱峰红移且相对发光强度减弱。纳米硅结构薄膜光辐射拟合的结果与实验数据的比较分析表明,该模型能够很好地解释纳米硅结构薄膜在不同温度下的PL特性。     

氢化纳米硅薄膜中氢的键合特征及其能带结构分析

对氢化纳米硅薄膜中氢的键合特征和薄膜能带结构之间的关系进行了研究.所用样品采用螺 旋波等离子体化学气相沉积技术制备，利用Raman散射、红外吸收和光学吸收技术对薄膜的 微观结构、氢的键合特征以及能带结构特性进行了分析.Raman结果显示不同衬底温度下所生 长薄膜的微观结构存在显著差异，从非晶硅到纳米晶硅转化的衬底温度阈值为200℃.薄膜中 氢的键合特征与薄膜的能带结构密切相关.氢化非晶硅薄膜具有较高的氢含量，因键合氢引 起的价带化学位移和低衬底温度决定的结构无序性，使薄膜呈现较大的光学带隙和带尾宽度 .升 关键词： 氢化纳米硅 螺旋波等离子体 能带结构     

激光诱导晶化技术制备纳米硅的研究

利用电子束蒸发技术在硅衬底上镀一层2.5μm厚的含氢非晶硅薄膜,用氩离子激光器的488nm谱线作激发光线,对a-Si-H薄膜进行辐照,使a-Si-H晶化。其拉曼散射谱和电子衍射谱的结果表明,经激光辐照后,在a-Si-H薄膜中形成纳米硅粒。     

一种纳米硅薄膜的传导机制

基于对实验和理论的分析，提出一种异质结量子点隧穿（HQD）模型，并导出了纳米硅薄膜电导率完整的表达式．其主要思想是，纳米硅薄膜中的微晶粒（几个纳米大小）具有量子点特征，在微晶粒与界面之间由于两者能隙的差异构成晶间势垒，这类似于多晶硅中经常使用的晶间势垒模型（GBT）．考虑到量子点中的单电子隧穿特征，认为纳米硅薄膜中的电传导是由微晶粒中电子弹道式输运与单电子越过势垒的隧穿构成的．这就是HQD模型的主要内容，理论结果与实验相符 关键词：     

纳米晶硅薄膜中氢含量及键合模式的红外分析

采用传统射频等离子体化学气相沉积技术在100—350℃的衬底温度下高速沉积氢化硅薄膜. 傅里叶变换红外光谱和Raman谱的研究表明,纳米晶硅薄膜中的氢含量和硅氢键合模式与薄膜的晶化特性有密切关系,当薄膜从非晶相向晶相转变时,氢的含量减少了一半以上,硅氢键合模式以SiH₂为主. 随着衬底温度的升高和晶化率的增加,纳米晶硅薄膜中氢的含量以及其结构因子逐渐减少. 关键词： 氢化纳米晶硅薄膜 红外透射谱 氢含量 硅氢键合模式     

单层硅Si6H4Ph2的稳定性和电子结构密度泛函研究

采用密度泛函计算方法,研究了二维单层硅Si6H4Ph2的稳定性及其电子结构．通过对纯硅纳米片Si6、加氢钝化的硅纳米片Si6H6以及添加苯基钝化的硅纳米片Si6H4Ph2对比研究,揭示了Si6H4Ph2的稳定性机理．通过电子结构研究,发现Si6H4Ph2与Si6H6类似,显示间接带隙半导体性质．     

氮化硅薄膜中纳米非晶硅颗粒的键合结构及光致发光

采用螺旋波等离子体化学气相沉积技术以N₂/SiH₄/H₂为反应气体制备了镶嵌有纳米非晶硅颗粒的氢化氮化硅薄膜,通过改变N₂流量实现了薄膜从红到蓝绿的可调谐光致发光.傅里叶红外透射和紫外-可见光吸收特性分析表明,所生长薄膜具有较高的氢含量,N₂流量增加使氢的键合结构发生变化,非晶硅颗粒尺寸减小,所对应的薄膜的光学带隙逐渐增加和微观结构有序度减小.可调光致发光(PL)主要来源于纳米硅颗粒的量子限制效应发光,随N₂流量增加,PL的谱线展宽并逐渐增强. 关键词： 傅里叶红外透射谱 光吸收谱 纳米硅粒子镶嵌薄膜 光致发光     

硅基激光器已研制成功

为了在将来实现光电集成一体化，发展出能够实现受激发射的硅基器件结构是必不可少的．不幸的是，硅的非直接带隙结构使它不可能单独作为受激发射的有源介质．在过去已经采取很多种方案来解决这个问题，像使用硅纳米晶、Si／SiO2超晶格、多孔硅以及掺铒硅等等，并取得了很大的进展，而且已经报道制备出高效率的带边发射硅发光二极管(LED)．然而，一直没有达到通过电注入实现光增益和受激发射的目标．     

硅纳米结构中硅空位缺陷引发的双峰蓝光发射

报道了在硅纳米结构中417nm和436nm双峰结构的蓝光发射的实验和理论研究结果．制备了四种包含和没有包含β-SiC纳米晶粒的硅纳米结构，观察到了417nm和436nm的双峰蓝光发射．光致发光谱的分析和微结构的观察揭示了蓝光发射与硅纳米结构中过剩硅缺陷中心的存在有关．计算了由过剩硅原子形成的含有硅空位缺陷的纳米晶粒的电子能级，发现计算所得的态密度的特征与观察到的双峰发射吻合．这项工作提出了在许多硅纳米结构中存在417nm和436nm蓝光发射的一种可能的机制．     

硅的可见光发射—通向全硅光电子集成之途

由于Ｓｉ是一种禁带宽度只有１．１ｅＶ的间接带隙材料，其发光效率极低，因此长期以来Ｓｉ被认为是一种不可能用于制作可见光区光电器件的材料．但近一两年才出现的多孔硅光致发光现象，对人们的这种传统概念产生了巨大的冲击，一股多孔硅的研究热潮也正在兴起．本文将结合作者在多孔硅方面的工作，对多孔硅光致发光现象的研究背景、现状和潜在的应用作了较详细的介绍．     

微量掺碳nc-SiC:H薄膜用于p-i-n太阳电池的窗口层

采用等离子增强化学气相沉积方法(PECVD)制备了微量掺碳的p型纳米非晶硅碳薄膜(p-nc-SiC：H)，反应气体为硅烷和甲烷，掺杂气体采用硼烷，沉积温度分别采用333K，353K和373K.测量结果表明随着沉积温度增加和碳含量的增加，薄膜的光学带隙增加；薄膜具有较宽的带隙和较高的电导率，同时有较低的激活能(0.06eV).Raman和XRD测量结果表明薄膜存在纳米晶.优化的p型纳米非晶硅碳薄膜作为非晶硅p-i-n太阳电池的窗口层，使得太阳电池的开路电压达到0.94V. 关键词： 光学带隙 纳米硅 薄膜 太阳能电池     

硅烯的化学功能化

硅烯是一种零能隙的狄拉克费米子材料,对其能带结构的有效调控进而打开带隙是硅烯进一步器件化的基础.而化学功能化是调控二维材料的结构和电子性质的一种有效方法.本文简要介绍了近几年在硅烯的化学功能化方面取得的进展,主要包括硅烯的氢化、氧化、氯化以及其他几种可能的化学修饰方法.     

应变对两层半氢化氮化镓薄膜电磁学性质的调控机理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理模拟计算,研究了在应变作用下两层半氢化氮化镓纳米薄膜的电学和磁学性质.没有表面修饰的两层氮化镓纳米薄膜的原子结构为类石墨结构,并具有间接能隙.然而,当两层氮化镓纳米薄膜的一侧表面镓原子被氢化时,该纳米薄膜却依然保持纤锌矿结构,并且展示出铁磁性半导体特性.在应变作用下,两层半氢化氮化镓纳米薄膜的能隙可进行有效调控,并且它将会由半导体性质可转变为半金属性质或金属性质.这主要是由于应变对表面氮原子的键间交互影响和p-p轨道直接交互影响之间协调作用的结果.该研究成果为实现低维半导体纳米材料的多样化提供了有效的调控手段,为其应用于新型电子纳米器件和自旋电子器件提供重要的理论指导.     

富硅氮化硅薄膜的荧光发射

室温下在3．45eV的激光激发下,对950℃温度下淀积的LPCVD富硅的SiNx薄膜中,观测到5个高强度的可见荧光的发射。其峰位位置分别为2．7,2．69,2．4,2．3,2．1eV。通过TEM、IR、XPS等的分析研究表明,该样品为纳米硅镶嵌结构的a-SiNx：H复合膜,分析了其微结构的成因及其与膜内应力之间的相互关系。经过1000～1200℃快速退火(RTA)处理,原PL谱蓝移并只出现了峰位为3．0,2．8eV的两个紫蓝色荧光的发射,用能隙态模型对此结果做了初步的分析和讨论。认为薄膜中纳米硅团簇的密度、尺寸的变化和亚稳态缺陷态对其PL峰以及膜应力起着十分重要的作用。