The impact of diperfluorophenyl and thienyl substituents on the electronic structures and charge transport properties of the fused thiophene semiconductors

The charge transport properties of 3 fused thiophene semiconductors, end-capped with diperfluorophenylthien-2-yl (DFPT) groups (DFPT-thieno[2′, 3′:4, 5]thieno[3, 2-b]thieno[2, 3-d]thiophene (TTA), DFPT-dithieno[2, 3-b:3′, 2′-d]thiophenes (DTT), and DFPT-thieno[3, 2-b]thiophene (TT)), are explored via density functional theory (DFT). To gain a better understanding of the impact of diperfluorophenyl and thienyl substituents on the electronic structures and charge transport properties of these molecules, the geometric structures, reorganization energy, frontier molecular orbitals, molecular ionization potentials and electron affinities, absorption spectra of the corresponding molecules including diperfluorophenyl (DFP)-TTA, DFP-DTT, DFP-TT, dithienyl (DT)-TTA, DT-DTT, DT-TT as well as their parent molecules (TTA, DTT and TT) are investigated for comparison. The calculated results show that introducing perfluorophenyl groups to the fused thiophenes could be a good strategy to promote electron transport, while the insertion of additional thiophene rings to DFP-end-capped derivatives could further extend the π-conjugation and enhance the charge transport properties of DFPT-end-capped analogs.     

立方氮化硼的研究进展

立方氮化硼(c-BN)作为闪锌矿面心立方结构的Ⅲ-Ⅴ族二元化合物,是第三代半导体中禁带宽度最大的材料,还具有高热导率、高硬度、耐高温、耐氧化、化学稳定性好、透光波长范围广、可实现p型或n型掺杂等一系列性能优点,不仅作为超硬磨料在各行业的加工领域有广泛的应用,而且作为极端电子学材料在大功率半导体和光电子器件等领域也具有潜在的应用价值,使其适用于高温、高功率、高压、高频以及强辐射等极端环境。本文综述了历年来国内外制备c-BN晶体和外延生长c-BN薄膜的发展历程,重点关注了生长技术进步和晶体质量提高的代表性成果,并对c-BN的机械性能、光学性能以及电学性能方面的研究进展进行阐述,最后对全文内容进行总结并对c-BN应用所面临的挑战进行展望。     

石墨烯上远程外延Ge纳米柱

远程外延能够突破传统外延中晶格匹配、热匹配等限制,近年来得到了广泛的关注。Ⅲ-Ⅴ族和Ⅲ-氮化合物半导体已经成功在石墨烯上远程外延生长,但Ⅳ族半导体的远程外延很少被报道。本文首次借助于分子束外延技术在石墨烯上远程外延制备了半导体Ge纳米柱,研究了其生长特性及剥离转移。结果表明:远程外延生长的Ge纳米柱为[111]c晶向,集中分布在石墨烯的褶皱以及衬底Cu-Ni原子台阶处;随着生长温度的提高,Ge纳米柱的高度和密度逐渐下降,但直径差别不大,约为55~65 nm;此外,自组织生长的Ge纳米棒显示无应变的生长状态;引入少量Sn形成GeSn纳米柱,能够显著提升Ge纳米柱的面密度。同时,生长的Ge纳米柱可实现剥离,有望实现异质集成,应用于先进光电子器件等领域。     

基于少模光纤被动调Q柱矢量光光纤激光器

通过单模光纤和少模光纤熔融拉锥耦合的方法制备出模式转换器,而后将一层多壁的碳纳米管薄膜作为可饱和吸收体覆盖到拉锥光纤的锥区,形成一种可饱和吸收体柱矢量光器件.结合调Q光纤激光器和模式转换器件的优势,可以简单高效地产生脉冲柱矢量光束,并得到具有峰值功率高、模式纯度高等特点的脉冲高阶模式激光输出.通过实验实现了中心波长为1560nm、最大单脉冲能量和最大峰值功率分别为116nJ和57mW的稳定调Q脉冲输出.通过调节光路中的偏振控制器,可以分别实现径向和角向偏振的调Q脉冲激光的输出.     

GGA+U方法研究C与Ti掺杂GaN的电子结构和光学性质

作为一种优良的半导体材料,GaN所具有的宽禁带导致其只能吸收可见光中的紫光,因此如何增加GaN材料对可见光的利用率是一个值得研究的问题,掺杂是解决这个问题常用的手段。本文利用第一性原理的方法对本征GaN,C单掺、Ti单掺、C-Ti共掺GaN四种体系的电子结构和光学性质做了计算和分析,结果表明:掺杂后的体系都具有良好的稳定性;掺杂后各体系的体积均增大,说明杂质的引入使体系晶格发生畸变,对光生空穴-电子对的分离有促进作用,进而提高材料的光催化性能;杂质元素的引入使体系能级发生劈裂,电子跃迁更加容易;掺杂后各体系的介电函数虚部主峰均向低能区移动,吸收谱均红移至可见光区域,其中共掺体系在蓝绿光区域的吸收系数最大,由此可以推测C-Ti共掺有助于提高GaN的光催化性能。     

硼协同掺杂金刚石单晶的高温高压合成

金刚石是一种具有优异性能的极限性超硬多功能材料。人工合成的金刚石可通过掺杂的方式使其具有各种独特的性质。掺硼金刚石兼具p型半导体的导电特性和金刚石自身优良的物理和化学性能,在国防、医疗、勘探、科研等领域具有极高的应用价值。本文基于本课题组高温高压(HPHT)法合成的系列掺硼金刚石以及硼协同掺杂金刚石单晶,进行了硼掺杂金刚石、硼氢协同掺杂金刚石以及硼氮协同掺杂金刚石的合成和性能特征等方面的研究。通过表征合成样品在光学、电学方面的性能,探讨了不同掺杂添加剂对合成金刚石性能的影响,为合成高性能的半导体金刚石提供了思路。     

GeSe基薄膜太阳电池模拟研究

硫化亚锗(GeSe)具有合适的禁带宽度、高的吸收系数和高的载流子迁移率等优异的光电特性,且组分简单、低毒和储量丰富,特别适合作为光伏吸收材料。本文基于新型太阳电池吸收层材料GeSe构筑了结构为金属栅线/AZO/i-ZnO/CdS/GeSe/Mo/玻璃的薄膜太阳电池,分别模拟分析了缓冲层和吸收层的厚度、掺杂浓度,以及吸收层体缺陷密度对器件性能的影响。经过优化CdS缓冲层厚度和掺杂浓度以及GeSe吸收层厚度和掺杂浓度,器件获得高达27.59%的转换效率。这些结果表明GeSe基薄膜太阳电池有成为高效光伏器件的潜力。     

Hybrid heterostructure with a nanolayer of diluted GaIn(Mn)AsSb compound in a type II broken-gap heterojunction

Nanotechnology of obtainment of diluted magnetic semiconductors based on the GaInAsSb compounds is developed using the pulsed laser ablation deposition of Mn atoms on the surface of the epitaxial layer of a quaternary alloy obtained by liquid phase epitaxy. Fabricated heterostructures were studied using high-resolution X-ray diffraction for the Bragg and grazing diffraction geometries, and the depth profiling analysis was performed by secondary ion mass spectrometry. It was established that the nanoscale region of the Ga_0.96In_0.04As_0.11Sb_0.89 epilayer near the deposition surface of atomic Mn exhibits the presence of a quinary compound with Mn atoms in the lattice of the solid solution layer.