高In组分InGaNAs/GaAs量子阱的生长及发光特性

采用分子束外延技术(MBE)在Ga As衬底上外延生长高In组分(40%)In Ga NAs/Ga As量子阱材料,工作波长覆盖1.3~1.55μm光纤通信波段。利用室温光致发光(PL)光谱研究了N原子并入的生长机制和In Ga NAs/Ga As量子阱的生长特性。结果表明:N组分增加会引入大量非辐射复合中心;随着生长温度从480℃升高到580℃,N摩尔分数从2%迅速下降到0.2%;N并入组分几乎不受In组分和As压的影响,黏附系数接近1;生长温度在410℃、Ⅴ/Ⅲ束流比在25左右时,In_(0.4)Ga_(0.6)N_(0.01)As_(0.99)/Ga As量子阱PL发光强度最大,缺陷和位错最少;高生长速率可以获得较短的表面迁移长度和较好的晶体质量。     

GaAs Based InAs/GaSb Superlattice Short Wavelength Infrared Detectors Grown by Molecular Beam Epitaxy

InAs/GaSb superlattice （SL） short wavelength infrared photoconduction detectors are grown by molecular beam epitaxy on GaAs（O01） semi-insulating substrates. An interfacal misfit mode AISb quantum dot layer and a thick GaSb layer are grown as buffer layers. The detectors containing a 200-period 2 ML/S ML InAs/GaSb SL active layer are fabricated with a pixel area of 800×800 μm^2 without using passivation or antirefleetion coatings. Corresponding to the 50% cutoff wavelengths of 2.05μm at 77K and 2.25 μm at 300 K, the peak detectivities of the detectors are 4 × 10^9 cm·Hz^1/2/W at 77K and 2 × 10^8 cm·Hz1/2/W at 300K, respectively.     

单靶溅射制备铜锌锡硫薄膜及原位退火研究

采用衬底加热溅射铜锌锡硫(CZTS)四元化合物单靶制备CZTS薄膜,并研究原位退火对制备薄膜的影响.结果表明:在溅射结束后快速升温并保持一段时间,所得到的样品相比于未原位退火的CZTS薄膜结晶质量更好,且表面更平整致密;原位退火后的CZTS薄膜太阳电池性能参数也相应地有所提升,其开路电压(V_(OC))为575 mV,短路电流密度(J_(SC))为8.32 mA/cm~2,光电转换效率达到1.82%.     

退火对Ge诱导晶化多晶Si薄膜结晶特性的影响

本文采用磁控溅射法, 衬底温度500 ℃下在硅衬底上分别制备具有Ge填埋层的a-Si/Ge 薄膜和a-Si薄膜, 并进行后续退火, 采用Raman光谱、X射线衍射、原子力显微镜及场发射扫描电镜等对所制薄膜样品进行结构表征. 结果表明, Ge有诱导非晶硅晶化的作用, 并得出以下重要结论: 衬底温度为500 ℃时生长的a-Si/Ge薄膜, 经600 ℃退火5 h Ge诱导非晶硅薄膜的晶化率为44%, 在相同的退火时间下退火温度提高到700 ℃, 晶化率达54%. 相同条件下, 无Ge填埋层的a-Si薄膜经800 ℃退火5 h薄膜实现晶化, 晶化率为46%. 通过Ge填埋层诱导晶化可使在相同的条件下生长的非晶硅晶薄膜的晶化温度降低约200 ℃. Ge诱导晶化多晶Si薄膜在Si(200)方向具有高度择优取向, 且在此方向对应的晶粒尺寸约为76 nm. 通过Ge诱导晶化制备多晶Si薄膜有望成为制备高质量多晶Si薄膜的一条有效途径.     

GaSb/GaAs异质结热光伏电池材料的MBE生长

利用分子束外延方法(MBE)在GaAs(001)衬底上外延生长了GaSb薄膜,并对GaSb薄膜进行了高温退火研究,利用高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、原子力显微镜(AFM)、Hall效应(Hall Effect)和低温光荧光谱(LTPL)等手段对薄膜的晶体质量、电学性质和光学性质进行了研究。发现直接生长的GaSb膜表面平整,空穴迁移率较高。研究发现30 s、650℃的快速热退火可消除位错等缺陷,显著提高GaSb薄膜的光学质量。     

Sn-based type-VIII single-crystal clathrates with a large figure of merit

Single-crystal samples of type-VIII Ba 8 Ga 16 x Cu x Sn 30 (x=0,0.03,0.06,0.15) clathrates were prepared using the Sn-flux method.At room temperature the carrier density,n,is 3.5-5×10～(19)cm～3 for all the samples,the carrier mobility,μ H,increases to more than twice that of Ba 8 Ga 16 Sn 30 for all the Cu doping samples,and consequently the electrical conductivity is enhanced distinctly from 1.90×10～4 S/m to 4.40×10～4 S/m,with the Cu composition increasing from x=0 to x=0.15.The Seebeck coefficient,α,decreases slightly with the increases in Cu composition.The κ values are about 0.72 W/mK at 300 K and are almost invariant with temperature up to 500 K for the samples with x=0 and x=0.03.The lattice thermal conductivity,κ L,decreases from 0.59 W/mK for x=0 to 0.50 W/mK for x=0.03 at 300 K.The figure of merit for x=0.03 reaches 1.35 at 540 K.     

不同硫化温度对Cu_2ZnSnS_4薄膜质量及太阳能电池性能的影响

采用ZnS-Sn-CuS作为靶材,利用磁控溅射技术制备了Cu_2ZnSnS_4(CZST)薄膜材料及太阳电池,重点研究了不同硫化温度对CZTS薄膜质量及太阳电池性能的影响。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、显微拉曼光谱仪(Raman)和紫外可见分光光度计(UV-Vis)分别表征了不同硫化温度下制备的CZTS薄膜的晶相结构、表面形貌、化学组分、相的纯度和光学性能。结果表明:在580℃下所制备的CZTS薄膜光滑致密、结晶质量好,同时化学组分属于贫铜富锌,而且无其他二次相,禁带宽度约为1.5 eV。符合高效率太阳电池吸收层的要求。将CZTS吸收层按照SLG/Mo/CZTS/Cd S/i-ZnO/ITO/Al的结构制备成面积为0.12 cm~2的电池并进行I-V测试。测试结果表明,在580℃硫化后制备的CZTS薄膜太阳电池具有最高的转换效率为3.59%。     

化学浴沉积法制备ZnS薄膜的结构及可见-近红外光谱特性研究

采用化学水浴法,以Zn SO4、柠檬酸钠、NH3·H2O、SC(NH2)2为反应物,在玻璃衬底上制备了Zn S薄膜,采用XRD、SEM、分光光度计、台阶仪等手段研究了水浴温度、沉积时间、p H值等条件对Zn S薄膜的晶体结构、表面形貌、光学性能的影响。结果表明,Zn S薄膜经退火后出现明显特征衍射峰,为闪锌矿结构,可见光范围内平均透过率均大于80%。经过工艺优化,在水浴温度为80℃、沉积时间为1 h、p H=10条件下沉积的Zn S薄膜表面均匀致密,可见光范围内平均透过率为89.6%,光学带隙为3.82 e V,适合做铜铟镓硒和铜锌锡硫薄膜太阳电池的缓冲层。     

Sn-based type-VIII single-crystal clathrates with a large figure of merit

Single-crystal samples of type-VIII Ba₈Ga_{16 - x}Cu_xSn₃₀ (x=0, 0.03, 0.06, 0.15) clathrates were prepared using the Sn-flux method. At room temperature the carrier density, n, is 3.5-5×10¹⁹ cm^-3 for all the samples, the carrier mobility, μ_H, increases to more than twice that of Ba₈Ga₁₆Sn₃₀ for all the Cu doping samples, and consequently the electrical conductivity is enhanced distinctly from 1.90×10⁴ S/m to 4.40×10⁴ S/m, with the Cu composition increasing from x=0 to x=0.15. The Seebeck coefficient, α , decreases slightly with the increases in Cu composition. The κ values are about 0.72 W/mK at 300 K and are almost invariant with temperature up to 500 K for the samples with x=0 and x=0.03. The lattice thermal conductivity, κ_L, decreases from 0.59 W/mK for x=0 to 0.50 W/mK for x=0.03 at 300 K. The figure of merit for x=0.03 reaches 1.35 at 540 K.     

n型Ge基Ba_8Ga_(16-x)Zn_xGe_(30) I-型笼合物的制备及电传输特性

用熔融法结合放电等离子体烧结技术,采用Zn掺杂制备了具有半导体传导特性的n型Ba8Ga16-xZnxGe30I-型笼合物,研究了Zn部分置换Ga对化合物电传输特性的影响。研究表明所制备的化合物为单相的具有空间群Pm3-n的I-型笼合物。Zn掺杂前对应化合物表现为金属传导特性,Zn掺杂后对应化合物表现为典型的杂质半导体传导特性。室温下,随Zn掺杂量的增加,化合物的载流子浓度和载流子有效质量逐渐降低;Zn掺杂对室温载流子迁移率无明显影响。在300～900K温度范围内,随Zn掺杂量的增加对应化合物的电导率逐渐降低,Seebeck系数逐渐增加。Zn掺杂后对应化合物的功率因子与掺杂前相比有所降低,且达到最大值的温度都向低温方向偏移。