MoO_3/Si界面区钼掺杂非晶氧化硅层形成的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,通过模拟MoO_3/Si界面反应,研究了MoO_x薄膜沉积中原子、分子的吸附、扩散和成核过程,从原子尺度阐明了缓冲层钼掺杂非晶氧化硅(a-SiO_x(Mo))物质的形成和机理.结果表明,在1500 K温度下, MoO_3/Si界面区由Mo, O, Si三种原子混合,可形成新的稳定的物相.热蒸发沉积初始时, MoO_3中的两个O原子和Si成键更加稳定,同时伴随着电子从Si到O的转移,钝化了硅表面的悬挂键. MoO_3中氧空位的形成能小于SiO_2中氧空位的形成能,使得O原子容易从MoO_3中迁移至Si衬底一侧,从而形成氧化硅层;替位缺陷中, Si替位MoO_3中的Mo的形成能远远大于Mo替位SiO_2中的Si的形成能,使得Mo容易掺杂进入氧化硅中.因此,在晶硅(100)面上沉积MoO_3薄膜时, MoO_3中的O原子先与Si成键,形成氧化硅层,随后部分Mo原子替位氧化硅中的Si原子,最终形成含有钼掺杂的非晶氧化硅层.     

固相反应法合成黄铜矿型CuInSe2多晶粉末及其蒸发薄膜的光电性能分析

本文用室温固相反应法和真空蒸发法分别合成了黄铜矿型CuInSe-2多晶粉末和制备了富Cu的Cu-xIn-{l-x}Se-2薄膜用XRD,ICP HALL和UVVIS波段光透射技术分别测量了样品的原子结构,化学成分及光电性能发现在两元固相反应中,InSe反应很不完全而CuSe就不能反应,而三元固相反应的粉末样品中即使有些杂质,但黄铜矿型CuInSe-2的衍射峰非常突出,而且所得粉末样品都是富Cu的,说明在固相反应过程中In有损失化学配比固相反应合成的样品在基片温度较低时其真空蒸发薄膜是非晶,高温时则是择优取向非常明显的多晶样品的禁带宽度变化不大(1.47~{1.58}eV)不同配比样品在基片温度300℃时蒸发样品的禁带宽度变化很大(1.58~1.97eV),而且电学数据变化也较大,霍尔迁移率从几十到几百cm 2/V.s,面载流子浓度从10 6到10 9/cm 2     

铒铥共掺氧化锌薄膜近红外宽带发射及变温行为的研究

采用磁控共溅射技术制备了铒铥共掺杂氧化锌发光薄膜. 通过优化退火温度, 实现了薄膜的近红外 平坦宽带发射, 总带宽可达到~ 500 nm, 覆盖了光通信S+C+L+U 区波段. 此发射带由Er³⁺ 的1535 nm (⁴I_13/2 → ⁴I_15/2) 发射峰及Tm³⁺ 的1460 nm (³H₄ → ³F₄), 1640 nm (¹G₄ → ³F₂), 1740 nm (³F₄ → ³H₆) 发射峰组成. 研究表明: 退火温度低于800 ℃ 时, 没有观察到薄膜样品明显的光致发光现象; 随着退火温度 从800 ℃ 升高到1000 ℃, I₁₆₄₀/I₁₅₃₅ 发射峰强度比从0.2 升高到0.3, I₁₇₄₀/I₁₅₃₅ 发射峰强度比从0.5 降低 到0.4, 发射峰强度比均基本保持稳定; 当退火温度高于1000 ℃ 时, I₁₆₄₀/I₁₅₃₅ 发射峰强度比从0.3 升高到 0.6, I₁₇₄₀/I₁₅₃₅ 发射峰强度比从0.4 升高到0.8, 发射峰强度比均急剧增加. 变温行为表明: 随着温度从10 K 逐渐升高到300 K, 谱线的总带宽基本不变, 在340—360 nm 之间; Tm³⁺ 在1640 和1740 nm 处的发射峰强度 分别降低了2/3 和1/2, Er³⁺ 在1535 nm 的发射峰强度增大了1.2 倍. 这是因为随着温度的升高, 声子数目增 多, Er³⁺ 与Tm³⁺ 离子之间发生能量传递的概率不断变大, 并且在Tm³⁺ 离子之间没有发生交叉弛豫现象.     

TiO_2薄膜晶相转换的光谱分析

采用溶胶-凝胶法在石英玻璃衬底上用旋涂法制备了TiO2薄膜样品,对样品在800-1100℃范围内进行退火处理,并对样品进行了拉曼光谱、透射光谱和荧光发光(PL)光谱测试.拉曼谱测试表明,随退火温度的升高,样品由锐钛矿相经锐钛矿与金红石的混相最终变为金红石相.透射谱测试表明,样品的吸收带边随着样品的相转换而发生红移.在总的趋势上,样品的折射率n随相转换而升高,厚度d和带隙Eg随相转换而降低.荧光发光光谱测试表明,在557-570nm和794-812nm范围内出现了两个发光光谱带.随着相转换,557-570nm范围内的发光光谱强度由强到无,而794-812nm范围内的发光光谱强度由弱到强.     

Optimization of Energy Scope for Titanium Nitride Films Grown by Ion Beam-Assisted Deposition

The deposited energy during film growth with ion bombardment, correlated to the atomic displacement on the surface monolayer and the underlying bulk, has been calculated by a simplified ion-solid interaction model under binary collision approximation. The separated damage energies caused by Ar ion, different for the surface and the bulk, have been determined under the standard collision cross section and a well-defined surface and bulk atom displacement threshold energy of titanium nitride （TIN）. The optimum energy scope shows that the incident energy of At＋ around 110eV for TiN （111） and 80eV for TiN （200） effectively enhances the mobility of adatom on surface but excludes the damage in underlying bulk. The theoretical prediction and the experimental result are in good agreement in low energy ion beam-assisted deposition.     

硅锗量子阱结构在硅异质结太阳电池中应用的数值模拟

利用半导体工艺和器件仿真软件silvaco TCAD(Technology Computer Aided Design),模拟研究了采用硅/硅锗合金(silicon/silicon germanium alloy,Si/Si_(1-x)Ge_x)量子阱结构作为吸收层的薄膜晶体硅异质结太阳电池各项性能.模拟结果显示,长波波段光学吸收随锗含量的增加而增加,而开路电压则因Si_(1-x)Ge_x)层带隙的降低而下降.锗含量为0.25时,短路电流密度的增加补偿了开路电压的衰减,效率提升0.2%.氢化非晶硅/晶体硅(a-Si:H/c-Si)界面空穴密度以及Si_(1-x)Ge_x)量子阱的体空穴载流子浓度制约着空穴费米能级的位置,进而影响到开路电压的大小.随着锗含量增加,a-Si:H/c-Si界面缺陷对开压的影响降低,Si_(1-x)Ge_x)量子阱的体缺陷对开压的影响则相应增加.高效率含Si_(1-x)Ge_x)量子阱结构的硅异质结太阳电池的制备需要a-Si:H/c-Si界面缺陷的良好钝化以及高质量Si_(1-x)Ge_x)量子阱的生长.     

Cu(In,Ga)Se2太阳能电池快速热退火效应

利用光致发光（PL）分析快速热退火对Cu(In,Ga)Se2 (CIGS)电池的影响,研究退火对薄膜缺陷的影响。Cu(In,Ga)Se2电池的PL谱中总共有 7个峰,即2个可见波段峰和5个红外波段峰。退火温度较低,可减少薄膜体内缺陷,提高载流子浓度,改善薄膜质量;退火温度过高,则会引起正常格点处元素扩散,元素化学计量比改变,体内缺陷增加,吸收层带隙降低,反而会对CIGS薄膜造成破坏。     

稀土钇、镧掺杂TiO2薄膜的拉曼谱分析

采用溶胶-凝胶法在石英玻璃衬底上用旋涂法制备了未掺杂、掺杂钇和掺杂镧的TiO₂薄膜样品,对样品在700—1100 ℃范围内进行退火处理,并对样品的拉曼光谱进行了分析.分析表明:随着退火温度的升高,未掺杂TiO₂薄膜发生了从锐钛矿相经混相最终向金红石相的转换,掺杂钇和掺杂镧对TiO₂薄膜的晶相转换起阻碍作用,掺杂镧的阻碍作用更强;稀土掺杂能使TiO₂薄膜晶粒细化,并使晶粒内部应力增大从而阻碍晶格振动,掺杂镧比掺杂钇的效果 关键词： 2薄膜')" href="#">TiO₂薄膜 稀土掺杂 拉曼光谱 溶胶-凝胶     

沉积压强对Sc掺杂ZnO薄膜性能的影响

利用射频磁控溅射方法,采用Sc_2O_3掺杂(质量百分比2;)ZnO为靶材在石英玻璃上制备透明导电ZnO:Sc(SZO)薄膜.用X射线衍射仪、分光光度计及霍尔测试仪等对样品进行表征,分析了沉积压强从0.3 Pa到2.0 Pa的变化对SZO薄膜的微结构及光学特性的影响.XRD研究结果表明所有样品都是六角密堆积结构,而且溅射压强对SZO薄膜的微结构有着显著的影响.所有SZO薄膜的透过率在可见光区域均大于85;,近紫外区域由于吸收,透射率大大降低.     

化学气相沉积法制备大尺寸单晶石墨烯的工艺参数研究

石墨烯作为一种二维sp2杂化碳的同素异形体,具有优良的电学、光学、热学及力学等性质.产业化应用石墨烯要求其具有大的尺寸且性质均一.化学气相沉积法(CVD)的出现为制备大尺寸、高质量的石墨烯提供了可能.本文结合近几年CVD法制备石墨烯的研究进展,综述了影响大尺寸、单晶石墨烯制备的工艺参数,包括衬底选择与预处理、碳源与辅助气体流量调控、腔体温度和压力控制、沉积时间以及降温速率设定等.最后展望了制备大尺寸单晶石墨烯的研究方向.