Znse:Al电学性能的研究

本文研究了77～300K温度区间内ZnSe:Al的电学性能,讨论了ZnSe:Al中的缺陷及其补偿比,得出了随掺杂温度的升高,极化光学声子对载流子的散射作用变弱,电离杂质对载流子的散射作用变强的结论。同时,本文也给出了霍尔系数、载流子浓度与掺杂温度及测量温度的关系,计算了Al施主能级的电离能。     

Ge掺杂GaN晶体双光子诱导超快载流子动力学的飞秒瞬态吸收光谱研究

本文利用飞秒瞬态吸收光谱技术,在近红外波段对Ge掺杂GaN(GaN:Ge)晶体进行了超快载流子动力学研究.在双光子激发下,瞬态吸收动力学呈现出双指数衰减,其中慢过程寿命随着泵浦光强增加而增加.瞬态吸收响应随着探测波长而单调增强,并在约1050nm处由空穴吸收占据主导.利用简化模型模拟载流子动力学发现,GaN:Ge中碳杂质形成的深受主能级对空穴有很强的俘获能力,并且引起了缺陷发光.在较适中的载流子注入下,n型GaN中的载流子寿命可以通过控制缺陷浓度和载流子浓度来共同调控,使其可应用于发光二极管和光通信等不同的领域.     

调制掺杂高迁移率晶体管

为了提高场效应晶体管的响应速度,在设计中希望采用迁移率高的材料.材料迁移率的大小决定于载流子的散射.一般在高温下,载流子主要被晶格振动所散射,即声子散射; 而在低温下电离杂质的散射起主导作用.对于高掺杂的样品,即使降低温度也不能使迁移率提高.掺杂浓度为 1017- 1018cm-3的 n型GaAs 中的电子迁移率大约是 3000—4000 cm2/V·s左右.而P型GaAs中的空穴迁移率将更低.掺杂浓度降低会使迁移率升高.当掺杂浓度为 1013-1014cm-3时,GaAs中的电子迁移率按照 Brooks-Herring-Dingle理论的计算,在300K时约为104cm2/V·s[1,2].而在十分高…     

截止波长12 μm的p型-InAs0.04Sb0.96材料的熔体外延生长

为了获得p-型的长波长InAsSb材料并研究掺杂剂Ge对材料特性的影响,用熔体外延法生长了掺Ge的波长为12 μm的p型-InAsSb 外延层.用傅里叶红外光谱仪、Van der Pauw 法和电子探针微分析研究了材料的透射光谱、电学性质以及组分的分布.结果表明,两性杂质Ge在熔体外延生长的InAs0.04Sb0.96材料中起受主杂质作用.当外延层的组分相同时,材料的截止波长不随掺Ge浓度的变化而变化,但是随着外延层中掺Ge量的增加,外延层的透射率下降.掺杂原子Ge在外延层的表面及生长方向的分布都是相当均匀的.77 K下测得,载流子浓度为9.18×1016 cm－3的掺Ge的p型-InAs0.04Sb0.96样品,其空穴迁移率达到1 120 cm2·Vs－1.     

截止波长12 μm的p型-InAs0.04Sb0.96材料的熔体外延生长

为了获得p-型的长波长InAsSb材料并研究掺杂剂Ge对材料特性的影响,用熔体外延法生长了掺Ge的波长为12 μm的p型-InAsSb 外延层.用傅里叶红外光谱仪、Van der Pauw 法和电子探针微分析研究了材料的透射光谱、电学性质以及组分的分布.结果表明,两性杂质Ge在熔体外延生长的InAs0.04Sb0.96材料中起受主杂质作用.当外延层的组分相同时,材料的截止波长不随掺Ge浓度的变化而变化,但是随着外延层中掺Ge量的增加,外延层的透射率下降.掺杂原子Ge在外延层的表面及生长方向的分布都是相当均匀的.77 K下测得,载流子浓度为9.18×1016 cm-3的掺Ge的p型-InAs0.04Sb0.96样品,其空穴迁移率达到1 120 cm2·Vs-1.     

截止波长12μm的p型-InAs_(0.04)Sb_(0.96)材料的熔体外延生长

为了获得P型的长波长InAsSb材料并研究掺杂剂Ge对材料特性的影响,用熔体外延法生长了掺Ge的波长为12μm的P型-InAsSb外延层．用傅里叶红外光谱仪、VanderPauw法和电子探针微分析研究了材料的透射光谱、电学性质以及组分的分布．结果表明,两性杂质Ge在熔体外延生长的InAs0.01Sb0.96材料中起受主杂质作用．当外延层的组分相同时,材料的截止波长不随掺Ge浓度的变化而变化,但是随着外延层中掺Ge量的增加,外延层的透射率下降．掺杂原子Ge在外延层的表面及生长方向的分布都是相当均匀的．77K下测得,载流子浓度为9．18×10^16cm^-3的掺Ge的P型-InAS0.01Sb0.96样品,其空穴迁移率达到1120cm^2·Vs^-1.     

有机半导体的物理掺杂理论

基于最低未被占据分子轨道（LUMO）和最高被占据分子轨道（HOMO）的高斯态密度分布与载流子在允许量子态中的费米-狄拉克（Fermi-Dirac）分布,提出有机半导体中物理掺杂的理论模型;研究了掺杂浓度、温度和禁带宽度对载流子浓度的影响,并与一些报道的实验结果做了比较.研究发现无论是否掺杂,温度升高时,有机半导体中的载流子浓度都会增大,并且随温度倒数的线性减小而指数增大;对于本征有机半导体,载流子浓度随禁带宽度的增大而指数下降,随高斯分布宽度的平方指数增加;对杂质和主体不同能级关系的掺杂情形下掺杂浓度对载 关键词： 有机半导体 掺杂 高斯态密度 载流子浓度     

共轭高聚物链中极化子生成的掺杂效应

在紧束缚近似下,用绝热动力学演化的方法研究了共轭高聚物链中低浓度掺杂对极化子生成位置的影响.研究发现,掺入杂质与注入电子的先后次序不同,极化子生成的位置会有很大差别,先注入电子后掺入杂质的情况下,在链端自由区与过渡区,极化子生成位置受杂质影响较小;而先杂质后电子的次序下,极化子的生成位置明显受到杂质的控制.该研究表明共轭高聚物链中极化子的生成位置可通过调节掺杂与电荷注入的次序加以控制,从而可达到间接改变载流子迁移率的目的.     

铋碲掺杂对锗光学性质影响的第一性原理研究

采用密度泛函理论框架下的第一性原理平面波赝势方法研究了Bi、Te掺杂对Ge光学性质的影响.结果表明:(1) Bi单掺使介电函数虚部、吸收率、光电导率实部峰值变大且向低能方向移动;介电函数实部变小且向低能方向移动;(2) Te单掺使介电函数实部、虚部、吸收率、电导率实部峰值变小且向低能方向移动;(3)所有掺杂体系的静态介电常数都变大.这些结果为研制高性能光电器件用新型功能材料提供了理论依据.     

N型稀磁半导体Ge_(0.96–x) Bi_xFe_(0.04)Te薄膜的磁电性质研究

GeTe基稀磁半导体材料因具有可独立调控载流子浓度和磁性离子浓度的特性而受到广泛关注.本文利用脉冲激光沉积技术制备了该体系的单晶外延薄膜,并通过高价态Bi元素部分取代Ge元素的方法实现了材料中载流子类型从空穴向电子的转变,即制备出N型GeTe基稀磁半导体.测量结果表明,无论是室温还是低温下的Hall电阻曲线皆呈现负斜率,说明体系中载流子是电子;并且当Bi掺杂量达到32%时,电子浓度为10~(21)/cm~3.变温输运性质的测量证明体系的输运行为呈现半导体特征.通过测量低温10 K下的绝热磁化曲线,在高Bi掺杂体系中观测到了明显的铁磁行为,而低于32%Bi掺杂量的体系中未观察到.这一结果说明,高掺杂Bi的替代导致载流子浓度的增加,促进了载流子传递Ruderman-Kittel-Kasuya-Yoshida相互作用,使得分散的Fe-Fe之间产生磁耦合作用,进而形成铁磁有序态.     

衬底温度和硼掺杂对p型氢化微晶硅薄膜结构和电学特性的影响

以B₂H₆为掺杂剂,采用射频等离子体增强化学气相沉积技术在玻璃衬底上制备p型氢化微晶硅薄膜.研究了衬底温度和硼烷掺杂比对薄膜的微结构和暗电导率的影响.结果表明：在较高的衬底温度下很低的硼烷掺杂比即可导致薄膜非晶化;在实验范围内,随着衬底温度升高薄膜的晶化率单调下降,暗电导率先缓慢增加然后迅速下降,变化趋势与硼烷掺杂比的影响极为相似.最后着重讨论了p型氢化微晶硅薄膜的生长机理. 关键词： p型氢化微晶硅薄膜 衬底温度 晶化率 电导率     

应变Si沟道nMOSFET阈值电压模型

在研究分析弛豫SiGe衬底上的应变Si 沟道nMOSFET纵向电势分布的基础上,建立了应变Si nMOSFET阈值电压模型,并利用该模型对不同的器件结构参数进行仿真,获得了阈值电压与SiGe层掺杂浓度和Ge组分的关系、阈值电压偏移量与SiGe层中Ge组分的关系、阈值电压与应变Si层掺杂浓度和厚度的关系. 分析结果表明：阈值电压随SiGe层中Ge组分的提高而降低,随着SiGe层的掺杂浓度的提高而增大;阈值电压随应变Si层的掺杂浓度的提高而增大,随应变Si层厚度增大而增大. 该模型为应变Si 器件阈值电压设计 关键词： 应变硅 阈值电压 电势分布 反型层     

简并态锗在大注入下的自发辐射谱模拟

基于费米狄拉克模型模拟了应变、温度以及掺杂对简并态锗的直接带自发辐射谱的影响.随着温度升高,更多的电子被激发到导带中,使得锗自发辐射谱的峰值强度和积分强度随温度的升高而增大.对自发辐射谱峰值强度的m因子进行计算,结果表明张应变可以显著提高锗自发辐射的温度稳定性.在相同应变水平下,由Γ-hh跃迁引起的自发辐射谱峰值强度大于Γ-lh跃迁引起的自发辐射谱峰值强度,但二者的积分强度几乎相等.此外,计算结果还证明了n型掺杂能显著提高锗的自发辐射强度.以上结果对于研究简并态半导体的自发辐射性质有重要的参考意义.     

La0.7Ca0.3MnO3/MgAl2O4复合样品的电输运特性

我们用传统的固相反应法制备了(La0.7Ca0.3MnO3)1-x(MgAl2O4)x复合样品.通过XRD分析发现在此系列复合样品中La0.7Ca0.3MnO3和MgAl2O4两相共存;电阻率温度关系分析表明MgAl2O4的引入没有改变母体相在温度TP1处本征的金属-绝缘体转变峰,但使复合样品在较低温度TP2处出现另外一个电阻率峰值.有趣的是,随着MgAl2O4掺量的增加,在低掺量时,TP2向低温偏移很快;但在高掺量时,TP2向低温偏移较慢.     

Ni掺杂对ZnO磁光性能的影响

在掺杂浓度范围为2.78%—6.25%(物质的量分数)时,Ni掺杂ZnO体系吸收光谱分布的实验结果存在争议,目前仍然没有合理的理论解释.为了解决存在的争议,在电子自旋极化状态下,采用密度泛函理论框架下的第一性原理平面波超软赝势方法,构建不同Ni掺杂量的ZnO超胞模型,分别对模型进行几何结构优化和能量计算.结果表明,Ni掺杂量越大,形成能越高,掺杂越难,体系稳定性越低,掺杂体系带隙越窄,吸收光谱红移越显著.采用LDA(局域密度近似)+U方法调整带隙.结果表明,掺杂体系的铁磁性居里温度能够达到室温以上,磁矩来源于p-d态杂化电子交换作用.Ni掺杂量越高,掺杂体系的磁矩越小.另外还发现Ni原子在ZnO中间隙掺杂时,掺杂体系在紫外光和可见光区的吸收光谱发生蓝移现象.     

On the Optical Conductivity of Kondo Insulators

The temperature-dependent optical conductivity of a Kondo insulator for different temperatures with impurity doping on the conduction band is studied within the U = ∞ Anderson lattice model in the framework of a slave-boson mean-field theory under the coherent potential approximation. The results show that the depletion of the optical conductivity in low-frequency region decreases with increasing of the temperature, and the system exhibits a transition between a low-temperature insulating phase and a high-temperature metallic phase. With increasing of the impurity concentration, the effect of the impurity scattering could result in a nearly temperature-independent gap behavior. The numerical results on the localization of the electron and its variation with temperature are also discussed with the help of optical sum rule.     

CH_4/CO_2反应对微细腔内CH_4/H_2O镍基催化重整反应的影响

本文针对微细腔内在Ni/α-Al_2O_3催化作用下,存在CH_4/CO_2反应时,数值研究了在不同的水碳比,不同的进口甲烷质量组分Rm,不同的进口流量与微细腔壁温下甲烷/水蒸气催化重整反应特性.结果发现,微细腔中存在CH_4/CO_2反应时,CH_4/H_2O催化重整反应中CO_2和CO的产生变化情况比其它反应机理下有较大的变化.随着水碳比增大,H_2和CO_2质量分数有所增大,而CO质量分数先增加后又明显地降低,并出现CO_2质量分数从小于CO质量分数变化到大于CO质量分数;增大Rm,能使反应更充分的发生,反应物的转化率,生成物的质量分数都有提高,并随着Rm的增加,生成产物中CO_2质量分数大于CO的质量分数时对应的水碳比临界值减小,在Rm为O.05、0.1、0.15时,对应的水碳比临界值分别为2.0、1.8和1.6;而混合物进口质量流量增加,反应物的转化率、生成物的产物含量都有不同程度的降低;但壁面温度的增加,反应速率有较大提高,能较明显提高反应物转化率.     

Poly-Si1-xGex栅应变SiN型金属-氧化物-半导体场效应管栅耗尽模型研究

基于对Poly-Si_1-xGe_x栅功函数的分析,通过求解Poisson方程, 获得了Poly-Si_1-xGe_x栅应变Si N型金属-氧化物-半导体场效应器件 (NMOSFET)垂直电势与电场分布模型.在此基础上,建立了考虑栅耗尽的Poly-Si_1-xGe_x栅应变Si NMOSFET的阈值电压模型和栅耗尽宽度及其归一化模型,并利用该模型,对器件几何结构参数、 物理参数尤其是Ge组分对Poly-Si_1-xGe_x栅耗尽层宽度的影响, 以及栅耗尽层宽度对器件阈值电压的影响进行了模拟分析.结果表明:多晶耗尽随Ge组分和栅掺杂浓度的增加而减弱, 随衬底掺杂浓度的增加而增强;此外,多晶耗尽程度的增强使得器件阈值电压增大. 所得结论能够为应变Si器件的设计提供理论依据.     

Numerical simulation of the temperature dependence of the ionization energy of hydrogen-like impurities in semiconductors: Application to transmutation-doped Ge: Ga

An electrostatic model describing the dependence of the thermal ionization energy of impurities on their concentration, compensation factor, and temperature is developed. The model takes into account the screening of impurity ions by holes (electrons) hopping from impurity to impurity, the change in the impurity-band width, and its displacement with respect to the edge of the valence band for acceptors (conduction band for donors). The displacement of the impurity band is due to the functional dependence of the hole (electron) affinity of the ionized acceptor (donor) on the screening of the Coulomb field of the ions. The spatial distribution of the impurity ions over the crystal was assumed to be Poisson-like, and the energy distribution was assumed to be normal (Gaussian). For the relatively low doping levels under investigation, the behavior of the density of states at the edges of the valence and conduction bands was assumed to be the same as for the undoped crystal. The results of the numerical study are in agreement with the decrease in the ionization energy that is experimentally observed for moderately compensated Ge: Ga as the temperature and the doping level are decreased. It is predicted that the temperature dependence of the thermal ionization energy has a small anomalous maximum at small compensation factors.     

V高掺杂ZnO最小光学带隙和吸收光谱的第一性原理研究

对于V高掺杂ZnO,当摩尔分数为0.0417—0.0625时,随着掺杂量的增加,吸收光谱出现蓝移减弱和蓝移增强两种不同实验结果均有文献报道.采用密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法,构建未掺杂ZnO单胞模型、V高掺杂Zn1-xVxO(x=0.0417,0.0625)两种超胞模型,采用GGA+U方法计算掺杂前后体系的形成能、态密度、分波态密度、磁性和吸收光谱.结果表明,当V的掺杂量(原子含量)为2.083%—3.125%时,随着V掺杂量增加,掺杂体系磁矩增大,磁性增强,并且掺杂体系体积增加,总能量下降,形成能减小,掺杂体系更稳定,同时,掺杂ZnO体系的最小光学带隙增宽,吸收带边向低能级方向移动.上述计算结果与实验结果一致.