Na或Cu掺杂对Si/NiO异质结的光电性能影响

利用磁控溅射方法制备了引入Na或Cu元素前后Si/NiO异质结。实验结果表明,Na元素引入后的Si/NiO：Na异质结的整流特性最佳。此时,Si/NiO：Na异质结光学透过率可以达到70%,这可能是由于Si/NiO：Na异质结的结晶质量较优、薄膜内缺陷少所致。Si/NiO：Na异质结I-V曲线的拟合结果显示界面态状态也会影响其整流特性。而Si/NiO和Si/NiO：Cu异质结都没能获得较好的整流特性,可能是薄膜内缺陷增多所致。这一结论得到了XRD、SEM、AFM和UV结果的支持。     

半透明Cu2O/ZnO异质结的制备及其光电性能研究

为研究具有更好材料稳定性的半透明薄膜太阳能电池,本文采用直流磁控溅射技术沉积氧化亚铜(Cu_2O)薄膜和氧化锌(ZnO)薄膜,制备了Cu_2O/ZnO异质结.使用扫描电镜、X射线衍射仪、拉曼光谱仪、薄膜测定系统和太阳能模拟器,研究在不同氩/氧气体流量比的条件下制备的Cu_2O层对异质结的材料特性、光学特性及光电特性的影响.研究结果表明:在一定氩/氧气体流量比范围内制备的Cu_2O/ZnO异质结,在AM1.5的标准模拟太阳光的照射下具有一定的光电转换能力,可作为半透明太阳能电池的换能单元.     

TiO_2薄膜的硼掺杂对TiO_2/p~+-Si异质结器件电致发光的增强

利用磁控溅射在重掺硼硅(p+-Si)衬底上分别沉积TiO2薄膜和掺硼的TiO2(Ti O2∶B)薄膜,并经过氧气氛下600℃热处理,由此形成相应的TiO2/p+-Si和TiO2∶B/p+-Si异质结。与Ti O2/p+-Si异质结器件相比,TiO2∶B/p+-Si异质结器件的电致发光有明显的增强。分析认为:TiO2∶B薄膜经过热处理后,B原子进入TiO2晶格的间隙位,引入了额外的氧空位,而氧空位是TiO2/p+-Si异质结器件电致发光的发光中心,所以上述由B掺杂引起的氧空位浓度的增加是TiO2∶B/p+-Si异质结器件电致发光增强的原因。     

Cu2O-ZnO太阳能电池的研究进展及磁控溅射法制备Cu2O-ZnO异质结的研究（英文）

Cu2O-ZnO异质结具有成本低廉、环境友好及制备方法多样等优点,在太阳能电池领域有很好的应用前景。Cu2O薄膜的高电阻率和低载流子浓度是制约其效率提高的主要原因。本文采用磁控溅射法,在qV(Ar)∶qV(O2)=90∶0.3时得到单相p型Cu2O薄膜,电阻率为88.5Ω·cm,霍尔迁移率为16.9 cm2·V-1·s-1,载流子浓度为4.19×1015cm-3。并结合Cu2O-ZnO异质结能带结构的研究,对Cu2O-ZnO异质结太阳能电池今后的研究提出了一些建议。     

氧气后处理对氧化锌薄膜紫外发射性质的影响

为了提高ZnO光发射效率和制备p型ZnO,对热处理的氧分压对薄膜的结构、形貌、光致光发射和ZnO/Si异质结的Ⅰ-Ⅴ特性的影响进行了研究.用直流反应溅射法在p型硅衬底上生长ZnO薄膜形成n-ZnO/P-Si异质结.在1000℃下用不同比例的氧和氨热处理,我们发现,在纯氮气中得到的样品有强的紫外发射(390nm),随氧气比例增大,紫外增强,同时绿光也产生并随之增强.但过大的氧分压反而产生多的受主缺陷,使越来越多的激发能量转移到发射能量低的绿光中心,从而使紫外减弱.在纯氧和无氧条件下热处理的俄歇谱表明纯氧下氧过量,而无氧下锌大大过量.ZnO/p-Si异质结的Ⅰ-Ⅴ特性表明,无氧热处理表现为典型的n-ZnO/p-Si异质结;而在纯氧气氛中处理后所得Ⅰ-Ⅴ曲线反向,这表明在高氧压下受主缺陷的产生,表明ZnO薄膜有可能由于高氧压热处理由n型转为p型.     

籽晶层对喷雾热分解法生长ZnO薄膜结晶质量和光电性能的影响

通过脉冲激光沉积(PLD)方法在Si(100)衬底上沉积一层高质量的ZnO籽晶层,在籽晶层上进一步采用超声喷雾热分解(USP)法生长ZnO薄膜,研究了籽晶层对ZnO薄膜结晶质量和ZnO/Si异质结光电特性的影响。研究结果表明,在籽晶层的诱导作用下,USP法生长ZnO薄膜由多取向结构变为(002)单一取向,结晶性能得到了显著改善;籽晶层上生长的薄膜呈现出垂直于衬底生长的柱状晶结构,微观结构更加致密。通过研究紫外光照前后ZnO/Si异质结的整流特性,发现引入籽晶层后,反向偏压下异质结的光电响应显著增加,并且在开路状态下出现明显的光伏效应。     

磁控溅射法制备ZnO/YBCO异质结及电学特性

利用磁控溅射技术在YBCO上沉积ZnO薄膜,获得ZnO/YBCO异质结.测量其不同温度下的电学性质,样品显示良好的整流特性,并且随着温度的升高,ZnO/YBCO异质结电流逐渐增大.     

用电化学沉积法制备ZnO/Cu2O异质p-n结

由于P型ZnO的制备仍然存在一定的困难,限制了ZnO在光电方面的应用,尤其是在发光二极管和激光器的实际应用,目前利用P型的透明半导体氧化物与n型ZnO制备异质p-n结,成为新的研究热点。选择P型导电Cu2O与ZnO制备出异质p-n结。Cu2O是一种典型的P型半导体材料,禁带宽度为2．1eV,可见光范围的吸收系数较高。首次利用电化学沉积的方法制备了ZnO／Cu2O异质p-n结,研究了电沉积ZnO,Cu2O的生长机制和ZnO／Cu2O异质结的结构、光学和电学特性。     

ZnO/Si异质结的光电转换特性研究

利用直流反应溅射方法在p型Si衬底上生长掺Al的n型ZnO薄膜,测量了由n型ZnO薄膜和p型Si衬底组成的异质结在黑暗和光照条件下的I-V特性,结果表明该异质结具有优良的整流特性,而且在光照条件下的反向电流迅速增大并很快趋于饱和.通过测量ZnO薄膜的光电流和异质结的光电压的光谱响应,初步分析了异质结的光电转换机理.测量结果显示,在入射光波长为380nm时光电流强度明显下降,反映出光电流与ZnO薄膜禁带宽度的密切关系;同时还发现,在与ZnO禁带宽度相对应的波长前后所产生的光生电压方向相反.推测这一现象与异质结的能带结构密切相关. 关键词： ZnO薄膜 异质结 光电转换 光谱响应     

La1－xSrxMnO3/TiO2 (x=0.2, 0.15, 0.04)异质pn结的整流特性

采用磁控溅射法制备的La_1-xSr_xMnO₃ (LSMO)/TiO₂异质pn结表现出很好的整流特性.室温电流电压特性曲线显示随着Sr掺杂的增加，扩散电压增大，这可能由于Sr掺杂的增加导致载流子浓度增大所致.电流电压变温特性曲线显示随着测量温度的降低，扩散电压增大，这可能由于随着测量温度的变化导致界面电子结构的变化所致.值得提出的，异质pn结电阻随温度变化曲线表现出单层LSMO的金属绝缘相变特性，并且在低测量温度时表现出随着测量温度的降低结电阻增大，这可能是由于宽带隙的TiO₂的引入导致. 关键词： 异质结 整流特性 庞磁阻     

La_(1-x)Sr_xMnO_3/TiO_2(x=0.2,0.15,0.04)异质pn结的整流特性

采用磁控溅射法制备的La1-xSrxMnO3(LSMO)/TiO2异质pn结表现出很好的整流特性.室温电流电压特性曲线显示随着Sr掺杂的增加,扩散电压增大,这可能由于Sr掺杂的增加导致载流子浓度增大所致.电流电压变温特性曲线显示随着测量温度的降低,扩散电压增大,这可能由于随着测量温度的变化导致界面电子结构的变化所致.值得提出的,异质pn结电阻随温度变化曲线表现出单层LSMO的金属绝缘相变特性,并且在低测量温度时表现出随着测量温度的降低结电阻增大,这可能是由于宽带隙的TiO2的引入导致.     

I–V characteristics of ZnO/Cu2O thin film n–i–p heterojunction

ZnO/Cu₂O thin film n–i–p heterojunctions were fabricated by magnetron sputtering. The microstructure, optical, and electrical properties of n-type (n‐) ZnO, insulating (i‐) ZnO, and p-type (p‐) Cu₂O films deposited on glass substrates were characterized by X-Ray diffraction (XRD), spectrophotometer, and the van der Pauw method, respectively. XRD results show that the mean grain size of i-ZnO film is much larger than that of n-ZnO film. The optical band gap energies of n-ZnO, i-ZnO, and p-Cu₂O film are 3.27, 3.47, and 2.00 eV, respectively. The carrier concentration of n-ZnO film is two orders of magnitude larger than that of p-Cu₂O film. The current–voltage (I–V) characteristics of ZnO/Cu₂O thin film n–i–p heterojunctions with different i-ZnO film thicknesses were investigated. Results show that ZnO/Cu₂O n–i–p heterojunctions have well-defined rectifying behavior. All ideality factors of these n–i–p heterojunctions are larger than 2.0. The forward bias threshold voltage and ideality factor increase when i-ZnO layer thickness increases from 100 to 200 nm. An energy band diagram was proposed to analyze the I–V characteristics of these n–i–p heterojunctions.     

ZnO/P-Si异质结的光电特性研究

利用脉冲激光沉积方法在P-Si(100)衬底上生长ZnO薄膜,制备ZnO/P-Si异质结,研究衬底温度对异质结光电特性的影响.结果表明,在400℃,500℃,550℃和600℃下生长ZnO制备的异质结都有一定的整流特性,反向暗电流随着衬底温度的升高略有增加,在550℃下制备的样品具有最明显的光电效应.ZnO/P-Si异质结对可见光和紫外光呈现出不同的响应性.在可见光照射下,光电流随反向偏压急剧增大,偏压增大到某一值时,光电流增速变小,而在紫外光下,光电流有逐渐增大的趋势.根据ZnO的透射谱认为,可见光和紫外光是异质结不同的耗尽区诱导电子-空穴对产生光电流的.     

ZnO/Cu_2O异质结纳米阵列制备及光催化性能

利用湿化学法在FTO玻璃基底上制备了高度规整的ZnO纳米棒阵列(ZnO NRAs),以此为衬底,采用磁控溅射法在ZnO NRAs表面沉积Cu_2O薄膜。分别用X射线衍射仪、X射线光电子能谱、扫描电镜、光致光谱、紫外可见分光光度计和电化学工作站对样品的物相、形貌、吸收光谱、光电性能进行了表征,用甲基橙(MO)模拟有机物废水研究复合材料的光催化性能。结果表明:ZnO纳米棒为六方纤锌矿结构,其直径约为80~100 nm,长约2~3μm,棒间距约100~120 nm。立方晶系的Cu_2O颗粒直径约为100~300 nm,形成致密膜层并紧密覆盖在ZnO NRAs表面上,构成ZnO/Cu_2O异质结纳米阵列(ZnO/Cu_2O HNRAs)结构。与纯ZnO NRAs和Cu_2O相比,ZnO/Cu_2O HNRAs在可见光范围内的吸收显著增强,吸收波长向可见光方向偏移。ZnO/Cu_2O HNRAs的载流子传递界面的电荷转移速度快,有效促进了光生电子和空穴的分离。在紫外-可见光照射65 min后,ZnO/Cu_2O HNRAs的降解效率为94%,分别是纯ZnO NRAs和Cu_2O的18倍和1.7倍。     

Defects in room-temperature ferromagnetic Cu-doped ZnO films probed by x-ray absorption spectroscopy

We report a comprehensive study of the defects in room-temperature ferromagnetic (RTFM) Cu-doped ZnO thin films using x-ray absorption spectroscopy. The films are doped with 2 at.% Cu, and are prepared by reactive magnetron sputtering (RMS) and pulsed laser deposition (PLD), respectively. The results reveal unambiguously that atomic point defects exist in these RTFM thin films. The valence states of the Cu ions in both films are 2(+). In the film prepared by PLD, the oxygen vacancies (V(O)) form around both Zn ions and Cu ions in the hexagonal wurtzite structure. Upon annealing of the film in O(2), the V(O) population reduces and so does the RTFM. In the film prepared by RMS, the V(O)s around Cu ions are not detected, and the V(O) population around Zn ions is also smaller than in the PLD-prepared film. However, zinc vacancies (V(Zn)) are evidenced. Given the low doping level of spin-carrying Cu ions, these results provide strong support for defect-mediated ferromagnetism in Cu-doped ZnO thin films.     

ZnO纳米花的制备及其性能

利用化学气相沉积法, 在铜箔上成功制备出形似自然界中刺球花的ZnO纳米花结构. 实验进一步研究了氧气和氩气流量比例分别为1:150, 1:200, 1:250和1:400时对ZnO纳米花结构和性能的影响. 结果表明, ZnO纳米花上的ZnO纳米棒的长径比随氧气氛的减少而减小; 在氧气和氩气流量比例为1:250时制备出的ZnO纳米花尺寸均匀、形貌均一、花型结构最完美. ZnO 纳米花的室温光致发光谱表明, 随着氧气氛的减少, 可见区域的发光从一个波包变成一个宽峰, 且与锌空位相关的缺陷发光峰在减弱, 与氧空位相关的缺陷发光峰在增强. 基于实验结果, 提出了一种在铜箔上制备ZnO纳米花结构的生长模型.     

基于氧化镍背接触缓冲层碲化镉薄膜太阳电池的研究

采用电子束蒸发法制备了NiO薄膜,并对其作为碲化镉薄膜太阳电池背接触缓冲层材料进行了相关研究.NiO缓冲层的加入使得碲化镉太阳电池开路电压显著增大.通过X射线光电子能谱测试得到的NiO/CdTe界面能带图表明NiO和CdTe的能带匹配度很好.NiO是宽禁带P型半导体材料,在电池背接触处形成背场,减少了电子在背表面处的复合,从而提高电池开路电压.通过优化NiO薄膜厚度,制备得到转换效率为12.2%、开路电压为789 mV的碲化镉太阳电池.研究证实NiO是用来制备高转换效率、高稳定性碲化镉薄膜太阳电池的一种极有前景的缓冲层材料.     

Dependence of Photovoltaic Property of ZnO/Si Heterojunction Solar Cell on Thickness of ZnO Films

N-ZnO/p-Si heterojunctions are prepared by sputtering deposition of intrinsic ZnO films on p-Si substrates. Thicknesses of ZnO films are altered by varying the deposition time from I h to 3h. The electrical properties of these structures are analysed from capacitance-voltage （C V） and current-voltage （I-V） characteristics performed in a dark room. The results demonstrated that all the samples show strong rectifying behaviour. Photovoltaie property for the samples with different thicknesses of ZnO films are investigated by measuring open circuit voltage and short circuit current. It is found that photovoltages are kept to be almost constant of 320 m V along with the thickness while photoeurrents changing a lot. The variation mechanism of the photovoltade effect as a function of thickness of ZnO films is investigated.