单晶金刚石p型和n型掺杂的研究

超宽禁带半导体材料金刚石在热导率、载流子迁移率和击穿场强等方面表现出优异的性质,在功率电子学领域具有广阔的应用前景。实现p型和n型导电是制备金刚石半导体器件的基础要求,其中p型金刚石的发展较为成熟,主流的掺杂元素是硼,但在高掺杂时存在空穴迁移率迅速下降的问题;n型金刚石目前主流的掺杂元素是磷,还存在杂质能级深、电离能较大的问题,以及掺杂之后金刚石晶体中的缺陷造成载流子浓度和迁移率都比较低,电阻率难以达到器件的要求。因此制备高质量的p型和n型金刚石成为研究者关注的焦点。本文主要介绍金刚石独特的物理性质,概述化学气相沉积法和离子注入法实现金刚石掺杂的基本原理和参数指标,进而回顾两种方法进行单晶金刚石薄膜p型和n型掺杂的研究进展,系统总结了其面临的问题并对未来方向进行了展望。     

CdS/ZnO纳米复合结构的制备、表征及其光催化活性的改善

利用简单的水热法在ZnO纳米棒表面合成CdS纳米粒子.用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对CdS/ZnO异质结构进行表征.实验结果表明,在生长CdS的过程中ZnO被逐渐地腐蚀.选择CdS/ZnO纳米复合材料作为光催化剂在紫外光和绿光照射的条件下降解甲基橙(MO).CdS/ZnO纳米复合材料纳米棒作为光催化剂降解...     

Effect of surface oxygen vacancy defects on the performance of ZnO quantum dots ultraviolet photodetector

The slower response speed is the main problem in the application of ZnO quantum dots (QDs) photodetector, which has been commonly attributed to the presence of excess oxygen vacancy defects and oxygen adsorption/desorption processes. However, the detailed mechanism is still not very clear. Herein, the properties of ZnO QDs and their photodetectors with different amounts of oxygen vacancy (V_O) defects controlled by hydrogen peroxide (H₂O₂) solution treatment have been investigated. After H₂O₂ solution treatment, V_O concentration of ZnO QDs decreased. The H₂O₂ solution-treated device has a higher photocurrent and a lower dark current. Meanwhile, with the increase in V_O concentration of ZnO QDs, the response speed of the device has been improved due to the increase of oxygen adsorption/desorption rate. More interestingly, the response speed of the device became less sensitive to temperature and oxygen concentration with the increase of V_O defects. The findings in this work clarify that the surface V_O defects of ZnO QDs could enhance the photoresponse speed, which is helpful for sensor designing.     

镉掺杂氧化锌纳米花的制备及其光催化活性

以氯化锌、氯化镉、氢氧化钠为原料,采用水热法合成Cd掺杂纳米花状ZnO光催化剂,并通过该样品对罗丹明B水溶液的降解来研究其光催化活性。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能量色散谱(EDS)、光致发光谱(PL)及紫外-可见分光光度计(UV-Vis)等测试手段对材料物性进行表征。实验结果表明:当掺杂Cd2+时,样品形貌发生变化、粒径减小;掺杂Cd2+后的ZnO的吸收边和紫外峰对比于纯ZnO均发生红移,禁带宽度由3.24 eV减小到3.16 eV。通过光催化实验分析可知,掺杂后纳米ZnO光催化剂对罗丹明B水溶液的降解率有所提高,光照3 h其降解率高达98%,说明与纯ZnO相比,Cd掺杂ZnO纳米花具有更高的光催化活性。     

化学气相沉积法制备Zn2GeO4纳米线及其发光性质的研究

利用化学气相沉积法（CVD）,气-液-固（VLS）生长法则在表面溅有金属Au催化剂层的1 cm×1 cm的Si片上制备三元Zn₂GeO₄纳米线。X射线衍射仪（XRD）测试结果表明,锌源与锗源质量比为8：1时可成功制备出Zn₂GeO₄纳米结构;扫描电子显微镜（SEM）测试结果表明,Zn₂GeO₄纳米线直径为100 nm,长度为10~11 μm;光致发光（PL）测试结果表明,Zn₂GeO₄纳米线在432和480 nm处具有两个发光峰,最后对其生长机理进行了分析。     

以PVP纳米纤维为模板采用原子层沉积法制备MgxZn1-xO纳米纤维及其光学性质研究

采用静电纺丝方法制备聚乙烯吡咯烷酮(PVP)纳米纤维,并以其为模板采用原子层沉积(ALD)方法制备不同Mg掺杂浓度的MgxZn1-xO纳米纤维。研究了不同Mg掺杂浓度对复合纳米纤维结构和光学性质的影响。利用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、光致发光(PL)和紫外-可见光(UV-Vis)吸收谱对样品测试并进行表征分析。结果表明,Mg元素的掺入并没有改变ZnO纳米纤维的形貌,所有样品的表面形貌极其相似,只是掺杂后纤维直径有所增大;随着Mg掺杂浓度的增加吸收边逐渐发生蓝移,表明所制备MgxZn1-xO纤维的带隙具有可调节性。与此同时,在PL谱中可以观察到样品的紫外(UV)发光峰从377nm移动至362nm,且与不掺杂的样品相比,MgxZn1-xO纳米纤维的UV发光强度明显增强。通过这种方法可以合成组分可控的MgxZn1-xO纳米纤维。在ZnO中掺入Mg元素可以有效地提高ZnO-PVP纳米纤维的禁带宽度以及UV发射强度。     

电极间距对ZnO基MSM紫外光电探测器性能的影响

利用金属有机物化学气相沉积法在蓝宝石衬底上制备了ZnO薄膜。利用Au电极,在ZnO薄膜上制备电极间距不同的金属-半导体-金属结构紫外光电探测器。发现随着电极间距从150μm降至5μm,探测器响应度呈现出从15 mA/W到75 mA/W的明显提高。同时,随着电极间距的减小,器件的I-V曲线线形发生了显著改变。这被归结为电极间距变化改变了器件耗尽区宽度和电极间电阻造成的结果。     

氮掺杂发光碳纳米点的研究探索

采用微波法制备了氮掺杂碳纳米点。通过调控碳纳米点中氮元素的掺杂含量和表面的化学环境,实现了对碳纳米点发光特性的调控。在此基础上,可实现完全基于氮掺杂碳纳米点的荧光墨水、比率型荧光探针及光泵浦激光。研究目的在于探索氮掺杂碳纳米点的发光机理,揭示影响碳纳米点荧光量子效率的因素及其在生物成像、传感、防伪、信息存储、激光等领域的应用。     

Ga掺入对立方相MgZnO薄膜晶体结构的影响

采用金属有机物化学气相沉积方法生长了立方相Mg_0.56Zn_0.44O：Ga薄膜,Ga在MgZnO中的摩尔分数为2.8%~4.5%。低掺杂水平的MgZnO可以保持其良好的结晶特性。随着Ga元素的摩尔分数升高至3.1%、3.3%与4.5%,立方相MgZnO中分别出现了Ga₂O₃、ZnO与ZnGa₂O₄分相。其中,Ga₂O₃与ZnGa₂O₄相的出现是由于Ga的掺杂使这两相在MgZnO基质中饱和析出,而ZnO分相被归因于Ga的引入部分破坏了立方MgZnO的亚稳态结构状态,使组分原本就处于分相区的立方MgZnO出现相分离。