d／p窗口的研究

本工作研究了d/p窗口宽度的影响因素，发现减小液晶材料的（K33／K11）／（△ε／ε┴）值和（K33／K22）值，选择HTP 值较大的手性添加剂，选择以承倾角较大的定向材料可拓宽d/p窗口的宽度，因而为STN－LCD制作时选择原材料，制定d/p值提供了理论依据。     

玻璃衬底上p型ZnO薄膜的制备

本文主要采用超声喷镀法在玻璃衬底上制备了N-Al共掺的p型ZnO薄膜.研究了前驱溶液的不同配比对薄膜电学、结构特性的影响.X射线衍射的结果显示:共掺与本征ZnO具有很相似的结晶特性.霍耳测试结果表明:随着Al原子掺入量的逐渐增加,制备ZnO的类型逐渐由n型转换成p型,进一步提高后又转换成n型,文中对其中的原因进行了讨论.在普通玻璃衬底上制备出了空穴浓度达到4.6×1018cm-3,同时迁移率和电阻率分别为0.4cm2·V-1·s -1、3.3Ω·cm的p型ZnO薄膜.     

Synthesis and Study of New Mesogens II: p-(p′-n-Alkoxycinnamoyloxy)-benzylidene p″ -anisidines (1) and p-(p′-n-Alkoxycinnamoyloxy)- benzylidene anilines (2)

Two new homologous series of liquid crystals viz. p-(p'-n-alkoxycinnamoyloxy) benzylidene p”-anisidines (1) and p-(p'-n-alkoxycinnamoyloxy) benzylidene anilines (2) comprising twenty four mesogens have been synthesized. Both are high melting series of mesomorphs. In the homologous series (1) the nematic mesophase is exhibited from the very first member; however, the first five compounds decompose at high temperatures before passing into isotropic liquid condition. Polymesomorphism is exhibited with the appearance of the smectic mesophase at the octyl derivative and remains up to the last viz. octadecyl homologue. Within polymesomorphic region the nematic mesophase is homeotropic; however, it shows a clear threaded texture where it is the only mesophase shown i. e. in the first seven members of the homologous series (1). The smectic mesophase shows focal conic fan shape texture belonging to smectic-A variety. The nematic-isotropic curve shows descending tendency as the series is ascended-a characteristic of high melting series. The smectic-nematic transition curve rises steeply and shows a levelling off tendency at the octadecyl derivative. In the homologous series (2), no decomposition occurs. The smectic mesophase commences a little early i. e. from hexyl derivative; while polymesomorphism is clearly exhibited up to the dodecyl derivative, the last two homologues are purely smectogens. The usual odd-even effect is observed in case of the nematic-isotropic curve for series (2). The smetic-nematic curve rises gradually and seems to be merging with the falling nematic-isotropic curve at the fifteenth homologue. The mesomorphic ranges in both series are quite wide; however, that of series (1) is wider than one obtained in series (2). Thermal stabilities are good and are in keeping with the molecular characteristics. The textures of the smectic and nematic mesophases are similar to that of the series (1). Both series are comparable with each other and other related series.     

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。     

Molecular and crystal structures of mesomorphic aromatic esters: I. Structure of two isomers, p-butoxyphenyl p′-hexyloxybenzoate and p-hexyloxyphenyl p′-butoxybenzoate

Two isomers, p-butoxyphenyl p′-hexyloxybenzoate (1) and p-hexyloxyphenyl p′-butoxybenzoate (2), are studied by X-ray diffraction. Crystals 1 contain two crystallographically independent molecules, which differ in the conformation of one of their side chains. In both compounds, bond lengths and angles have standard values. The geometry of the central fragment Ph-Est-Ph is essentially the same in both isomers. One of the benzene rings is coplanar with the Est group, and the other ring, which is linked with this group through the oxygen atom, is almost perpendicular to the Est plane. In crystal 1, molecules are packed in such a fashion that, in any pair of neighboring molecules, the most closely spaced benzene rings are nearly perpendicular to each other, which corresponds to a weak C-H?π interaction. In the crystal packing of 2, neither perpendicular nor stacking motifs are observed. The supramolecular architecture of this compound is determined by directional specific interactions of the hydrogen bond type between the C-H benzene fragment and the ester oxygen atom of the neighboring molecule.     

Sb-Na共掺p型ZnO的第一性原理研究

运用密度泛函理论,计算了Sbzn、Nazn、Sbzn-nNazn掺杂ZnO晶体的稳定性、能带结构和电子态密度.研究发现Sbzn、Nazn、Sbzn-nNazn掺杂ZnO晶体的结构稳定,Sb-Na共掺杂改善了体系的固溶度.能带结构表明,SbZn体系为n型间接带隙半导体材料;NaZn、Sbzn-2NaZn体系为p型半导体材料;Sbzn-NaZn、SbZn-3NaZn体系为本征半导体材料.对p型半导体材料体系的导电性能研究发现,Sbzn-2Nazn体系电导率大于NaZn体系的电导率,即Sbzn-2NaZn掺杂改善了体系的导电性.计算结果为实验制备p型ZnO材料提供了理论指导.     

p型Cu2O 半导体薄膜的电化学沉积研究

以透明导电玻璃(ITO)和铜片为工作电极,用简单铜盐通过阴极还原制备了Cu2O 薄膜.采用X射线衍射(XRD) 和扫描电镜(SEM)研究了反应温度、pH值和电流密度对Cu2O 薄膜的微观结构和表面形貌的影响,并对薄膜的生长机理进行了讨论.结果表明:溶液的温度对Cu2O晶体的微观结构无显著影响,而溶液的pH值对Cu2O 的生长取向影响明显.在双电极的作用下,电沉积Cu2O薄膜的工作电流可以达到6 mA·cm-2,远远高于文献报导在三电极体系下低于1 mA·cm-2的工作电流密度.     

p型4H-SiC单晶衬底表征及第一性原理计算

p型4H-SiC是制备高功率电力电子器件的理想衬底材料,但由于工艺技术的制约,国内尚无能力生产高质量、大尺寸、低电阻的p型4H-SiC单晶衬底。本文使用物理气相传输(PVT)法制备了直径为4英寸(1英寸=2.54 cm)Al掺杂的p型4H-SiC单晶衬底。通过KOH腐蚀表征样品位错密度,使用高分辨X射线衍射(HRXRD)表征其晶体质量,利用拉曼光谱扫描确定其晶型,采用非接触式电阻测试仪测试其电阻率。结果表明,衬底整体位错密度较低,结晶质量良好,晶型稳定且衬底全片电阻率小于0.5 Ω·cm。通过第一性原理平面波超软赝势方法对本征4H-SiC及Al元素掺杂后样品的体系进行能带结构、电子态密度的计算。结果表明Al掺杂后样品禁带宽度减小,费米能级穿过价带,体现出p型半导体的特征。研究结果为大规模生产高质量、低电阻的p型4H-SiC衬底提供思路。     

C和F掺杂p型ZnO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对C/F单掺杂ZnO和C-F共掺杂ZnO的O位体系进行了研究,讨论了掺杂体系的稳定性、电子结构和电学性质、光学性质.研究结果表明C和F共掺的形成能比C单掺的形成能小很多,即C和F共掺增加了体系的稳定性;计算获得的电导率之比分别为σC-ZnO/σZnO=9.45,σF-ZnO/σZnO=6.78,σC-F-ZnO/σZnO=19.62,显然,C和F共掺杂对ZnO体系的电导率增强效果最明显;载流子迁移率之比μC-ZnO/μZnO=1.67,μF-ZnO/μZnO =2.31,μC-F-ZnO/μZnO=2.50,说明C和F共掺增加了载流子迁移率.综合电导率和载流子迁移率二者结果,可认为C和F共掺极大地提高了ZnO的导电性.ZnO掺杂体系在可见光波长范围内透射率大于95;,具有良好的透光性.计算结果为实验上制备p型透明导电ZnO材料提供了理论指导.     

基于第一性原理的二维g-AlN材料p型掺杂研究

半导体材料通过掺杂实现n型和p型载流子导电在半导体器件领域具有重要意义,理论上可通过计算电荷转移能级和缺陷形成能来探索半导体材料的n型和p型掺杂效率。基于第一性原理,结合二维带电缺陷计算方法,类石墨烯氮化铝(graphene-like AlN, g-AlN)中的四种(Be_Al,Mg_Al,Ca_Al,Sr_Al)潜在p型掺杂缺陷的结构、磁学、电学和缺陷形成能及转移能级被系统地计算。结果表明,所有缺陷体系均表现为深受主能级特性,很难为二维g-AlN提供p型载流子,它们反而会捕获g-AlN中的空穴,从而严重影响二维g-AlN材料的空穴导电率。Be_Al在整个电子化学势范围内具有最小的形成能,因此更加容易掺入到g-AlN中,影响g-AlN材料的p型掺杂效率。     

XPS研究N-Al共掺p型ZnO薄膜的传导特性

采用螺旋波等离子体辅助射频磁控溅射技术,在α-Al2 O3衬底上制备了N-Al共掺ZnO薄膜样品.Hall测量表明室温下ZnAlO∶N薄膜为n型传导,在O2等离子体气氛中550℃退火后变为p型.p型ZnO薄膜的载流子浓度为2.1×1016 cm-3,霍尔迁移率为5 cm2/V·s.用X射线光电子能谱仪(XPS)对退火前后的ZnO薄膜进行了各元素的化学态分析.XPS结果表明,ZnAlO∶N薄膜中存在两种与N元素有关的缺陷,N原子替代O位形成的(N)o和N分子替代O位形成的(N2)o.退火后ZnAlO∶N薄膜中(N2)o缺陷减少,(N)o缺陷浓度占优导致了薄膜传导类型转变.     

基于AFORS-HET的单层MoS2(n)/a-Si(i)/c-Si(p)/μc-Si(p+)异质结太阳能电池模拟

设计了单层MoS2 (n)/a-Si(i)/c-Si(p)/μc-Si(p+)异质结太阳能电池结构,采用AFORS-HET模拟软件模拟了背场层的带隙、掺杂浓度和缺陷密度等参数对开路电压、短路电流、填充因子和转化效率的影响.结果 显示,背场层带隙在1.5 ～1.7 eV之间,背场层的掺杂浓度大于1×1018 cm-3时,该结构的太阳能电池有比较稳定的表现.缺陷密度增加时,太阳能电池效率随着缺陷密度的对数线性减小,当控制缺陷密度在1011 cm-3以下时,可以获得大于24.10;的转化效率,缺陷密度为109 cm-3时,可以获得最高29.08;的转换效率.最后研究了背场层对该结构太阳能电池的作用,结果显示有效控制缺陷密度时,背场层的添加对电池效率的提升很明显.     

p型掺杂晶体硅的低温液相(001)外延生长研究

为寻求以低成本制备n型太阳电池的pn结,进行了Al-17.6wt;Si合金熔体中(001)n型单晶硅衬底上液相外延生长p型掺杂硅实验.所用方法为垂直浸渍法,实验了过冷恒温生长与回熔处理后连续冷却生长两种模式,过程中体系以流动高纯氩保护.对所得外延生长晶体结构、形貌及所得pn结开路电压进行了分析和测定.结果显示,合金熔体中硅晶体(001)液相外延生长能够实现,但一般呈离散分布的金字塔型岛状生长;只有衬底回熔处理后原位连续降温生长模式可获得连续外延薄膜,之后在其上出现岛状生长,呈现Stranski-Krastanov生长模式.所得连续外延薄膜形成的pn结开路电压比恒温生长所得的提升约100 mV;连续外延薄膜形成后期出现的岛状生长使开路电压明显下降;生长速度提高会使连续降温外延生长pn结开路电压略有降低.     

p型G aSb窗口层在热光伏电池中的应用研究

为了提高GaSb热光伏电池的转换效率,在电池结构中引入p+-GaSb窗口层,研究了生长基底、衬底温度和反应物源温度对p+-GaSb薄膜性能的影响,并优化了电池结构中p+-GaSb窗口层的厚度和掺杂浓度.实验结果表明,生长基底和温度等制备参数影响着p+-GaSb薄膜的结构特性和电学特性,而且,较薄的高掺杂p+-GaSb层有利于提高电池性能.通过测试和仿真,热光伏电池的转换效率达到9.49;(AM1.5测试)和20.34;(AFORS-HET仿真).     

采用MOCVD法在p型Si衬底上生长Zn0薄膜

采用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)法在p型Si(100)衬底上生长未掺杂的n型ZnO薄膜.在不同的生长温度下,c轴取向ZnO薄膜被生长在Si衬底上,生长所采用的锌源为二乙基锌(DEZn),氧源为氧气(O2).通过X射线衍射(XRD)、光电子能谱(XPS)和荧光光(PL)谱研究了薄膜的结构和光学特性.研究表明温度为610℃时生长的ZnO薄膜显示最好的结构和光学特性.此外,所生长n-ZnO/p-Si异质结的I-V特性曲线都表现明显的整流特性,且反向漏电流很小.在620℃生长的异质结的漏电流相对最大,大于在其它温度下生长的异质结的漏电流.     

p型ZnO的制备以及衬底温度对薄膜特性的影响

本文主要讨论了采用改进的超声雾化设备制备了不同衬底温度条件下的ZnO 薄膜.研究了该系统下不同衬底温度对ZnO薄膜电学、结构特性的影响.霍耳测试结果表明:获得了p型ZnO薄膜,其载流子浓度高达1.30×1019cm- 3 .样品的X射线衍射和场发射扫描电子显微镜的测试结果显示,在该系统下450℃时薄膜结晶性能最佳.     

自然掺杂p型ZnO薄膜的螺旋波等离子体辅助溅射沉积

本工作通过调整工作气压,采用螺旋波等离子体辅助射频磁控溅射技术在Al2O3衬底上成功的制备了自然掺杂的p型ZnO薄膜.Hall测量显示在Ar/O2等离子体辅助下,随气压增加所沉积薄膜表现出从n型到p型再到n型的转变.p型ZnO薄膜载流子浓度为1.30×1016cm-3,电阻率为99.68Ω·cm,霍尔迁移率为4cm2·V-1·s-1.X射线衍射和原子力显微镜的分析结果显示ZnO薄膜的导电类型和薄膜的生长特征相关,等离子体中活性粒子载能的减小导致薄膜表面成核几率增加和ZnO晶粒逐渐减小.较高氧活性粒子浓度有利于自然掺杂p型ZnO薄膜生长,而活性氧粒子种类的变化使薄膜生长质量变差,施主缺陷增加,薄膜转化为n型导电.     

数值模拟p/i界面对微晶硅薄膜太阳电池性能的影响

采用美国宾州大学开发的AMPS(Analysis of Microelectronic and Photonic Structures)软件模拟了p/i界面缺陷态密度(Npt/i)和非晶孵化层厚度(d)对pin型氢化微晶硅(μc-Si:H)薄膜太阳电池性能的影响.结果表明:随着Npt/i的增大,电池的开路电压Voc和填充因子FF单调减小,短路电流Jsc基本不变;随着d的增大,Jsc和FF单调减小,Voc反而增大;Npt/i和d值的增大均会导致电池光电转换效率η下降.通过对电池内部的电场及能带的分析,对上述模拟结果进行了解释.     

单层n型MoS2/p型c-Si异质结太阳电池数值模拟

单层二硫化钼(MoS₂)是一种具有优异光电性能的半导体材料,在太阳能能量转换中表现出很大的应用潜力。本文基于AMPS模拟软件,对单层n型MoS₂/p型c-Si异质结太阳电池进行了数值模拟与分析。通过模拟优化,n型MoS₂的电子亲和能为3.75 eV、掺杂浓度为10¹⁸ cm^-3,p型c-Si的掺杂浓度为10¹⁷ cm^-3时,太阳电池能够取得最高22.1%的转换效率。最后模拟了n型MoS₂/p型c-Si异质结界面处的界面态对太阳电池性能的影响,发现界面态密度超过10¹¹ cm^-2·eV^-1时会严重影响太阳电池的光伏性能。     

Carrier collection characteristics of microcrystalline silicon–germanium p–i–n junction solar cells

We report on the carrier collection characteristics of hydrogenated microcrystalline silicon–germanium (μc-Si_1?xGe_x:H) p–i–n junction solar cells fabricated by low-temperature (～200 °C) plasma-enhanced chemical vapor deposition. Spectral response measurements reveal that the Ge incorporation into absorber i-layer reduces the quantum efficiencies at short wavelengths. Furthermore, the illumination of the solar cells for x ? 0.35, particularly in the wavelength range of <650 nm, induces a strong injection-level-dependent p–i interface recombination and a weak collection enhancement in the bulk. These results indicate that space charges near the p–i interface are largely negative, which gives rise to an electric field distortion in the i-layer. We attribute the negative space charges to the presence of the acceptor-like states that are responsible for the strong p-type conduction observed in undoped μc-Si_1?xGe_x:H films for large Ge contents.