CdTe(110)表面原子与电子结构的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算了CdTe(110)表面的原子和电子性质.结果表明,CdTe(110)理想表面在禁带中出现两个明显的表面态,弛豫后表层Cd原子和Te原子p态电子发生转移,Cd原子趋向于sp2平面杂化构型,Te原子趋向p3杂化的锥形构型.经过表面弛豫大大降低了表面能,增大了表面功函数,表面占据态和表面空态分别被推进价带顶之下和导带底之上,导致弛豫表面没有明显的表面态.     

湿氧钝化CdSe(110)表面的XPS分析

用双氧水对CdSe单晶(110)表面进行钝化,采用X射线光电子能谱(XPS)分析了湿氧处理的CdSe(110)表面的化学特征.通过两次不同分析模式FAT(固定通能)和FRR(固定减速比)所得到的结果表明:CdSe表面出现Se偏析,表面上形成了SeOx(x＜1),SeO、Cd(OH)2和CdCO3的高电阻稳定氧化层,消除了器件表面态,可以减少器件的表面漏电流和改善其信噪比.     

6H-SiC单晶(0001)Si-面的表面生长形貌

利用光学显微镜的反射模式观察了升华法生长的6H-SiC单晶(0001)Si-面的生长形貌,应用台阶仪测定了生长台阶高度.实验发现,6H-SiC单晶的生长台阶呈螺旋状,生长台阶呈现出了韵律束合现象.在单晶中间部分,生长台阶稀疏,台面较宽,约80μm左右,台阶高度较小,约20～50nm,比较宽的台面上存在小生长螺旋.外围单晶区域,生长台阶比较密集,其台阶高度较大,约300～700nm,台面宽度较小,约2～5μm.生长台阶在前进过程中受单晶中的微管缺陷影响,在微管的附近出现弯曲.     

CdZnTe材料(111)B和(211)B面上位错腐蚀坑密度的差异

用Everson腐蚀剂对CdZnTe晶体(111)B和(211)B面上的位错进行了腐蚀和观察,发现(111)B面上的腐蚀坑密度(EPD)值明显高于(211)B面上的EPD值,(111)B面上的EPD值与双晶衍射半峰宽有明显的依赖关系,(111)B面上的FWHM值随EPD的增加而增加.而(211)B面上的EPD则与材料的双晶衍射半峰宽无关.研究结果表明,用Everson腐蚀剂得到的EPD参数依赖于材料的晶体取向,在两种常用的晶体学取向中,(111)B面上得到的EPD能较为正确的反映CdZnTe材料中的位错密度.     

铟锡氧(ITO)和氟锡氧(FTO)透明导电薄膜的表征与分析

本文以射频(RF)磁控溅射方法制备的ITO薄膜和购置的ITO及FTO薄膜为研究对象,通过紫外可见分光光度计表征薄膜样品的透射率,结果表明ITO和FTO薄膜均展现出良好的光学透过率。采用扫描电子显微镜(SEM)观察薄膜样品的表面形貌,所有薄膜样品的表面较为均匀。通过X射线光电子能谱仪(XPS)表征薄膜样品表面的元素、组成、价态和电子态信息,结果表明制备方式与退火处理等因素影响了薄膜样品表面的元素组成与价态,这些信息与薄膜的电学和光学性能具有一定的关联。上述研究结果可以为新型透明导电薄膜的设计和性能提升提供参考。     

p型CdZnTe晶体(111)B面的Au/Zn复合电极的制备和研究

通过对p型CdZnTe(111)面的结构分析,用真空蒸发法在p型CdZnTe晶体(111)面制备出Au/Zn复合电极,运用金相显微镜、AFM测试、SEM剖面观察、EDS成分分析、Ⅰ-Ⅴ特性测试及势垒高度计算等多种手段研究了Au/Zn复合电极对金属和半导体接触性能的影响.结果表明,在P型CdZnTe(111)A面蒸镀Au电极,在B面蒸镀Au/Zn复合电极时获得的势垒高度最低,有效减小了富Te面对金半接触的影响.Au/Zn复合电极能获得比Au电极更理想的接触性能.     

一水甲酸锂单晶生长和(110)面边界层的全息研究

本文合成一水甲酸锂原料,选择适宜生长条件,用水溶液法培育出完美一水甲酸锂单晶(LFM).利用全息相衬干涉显微术对(110)面边界层特性进行实时观测和研究.实验表明,在自然对流情况下,边界层内折射率梯度分布函数Δn(x)和浓度分布函数Cx(x)为指数形式;另外,体过饱和度与晶面过饱和度之间呈指数关系.     

BiOCl(110)表面电子结构和光学吸收的第一性原理研究

基于密度泛函理论第一性原理研究了BiOCl(110)表面两种不同终止端(ll0)-BiCl和(110)-O电子结构和光吸收性质.结果表明:(110)-BiCl和(110)-O表面均未发生重构现象;(ll0)-BiCl表面导带底部出现明显表面态,导致该表面带隙降低,且价带与导带均朝低能方向移动;而(110)-O表面态位于价带顶,导带能带变窄导致该表面带隙略大于体相BiOCl;(ll0)-BiCl和(110)-O表面能分别为1.570 J· m-2和1.550 J· m-2;光吸收性质对比分析知,与BiOCl体相相比,(ll0)-BiCl表面吸收光谱发生明显红移.     

Ti/Au复合电极在CdZnTe(111)B面上的表面结构与性能研究

近年来,碲锌镉(CdZnTe)材料制成的探测器已经成为研究热点,适当的接触特性已经成为提高探测器性能的关键问题。本文主要探讨了弱n型CdZnTe晶体(111)B面Ti/Au复合电极的欧姆接触性能,采用两步沉积工艺制备Ti/Au复合电极。通过AFM、FIB/TEM、XPS、I-V等测试方法研究了电极与CdZnTe的界面结构、化学成分和电学性能。结果表明,Ti过渡层的引入可以减轻和改善晶片抛光过程中形成的损伤层,增加了电极与晶体之间的欧姆特性。相比于CdZnTe (111)B面上的Cr/Au复合电极,Ti/Au复合电极的粗糙度更低、接触界面更平整,晶格失配层厚度也更低。Ti中间层促进了金/半界面的互扩散现象, 有利于增加黏附性和降低肖特基势垒,并且在Ti/Au复合电极与CdZnTe接触的界面上没有观察到氧元素的存在。I-V测试表明Ti/Au复合电极具有更加良好的欧姆特性和更低的肖特基势垒。     

粉末晶体SrxMg1-xF2(x=0.7,0.9) 原子热振动的研究

在高温烧结炉中对SrxMg1-xF2(x=0.7,0.9)进行了恒温1000℃-5 h烧结,用X射线测试仪对两种样品进行了衍射实验(XRD).基于Rietveld精修方法的RIETAN-2000程序对所得实验结果进行了晶体结构解析,获得了晶体结构参数和原子热振动各向同性温度因子B.通过Maximum Entropy Method(MEM)解析得到了SrxMg1-xF2(x=0.7,0.9)晶体的等高电子密度分布图谱,实现了等高电子密度分布三维(3D)和二维(2D)的可视化,进一步确定了晶体结构和原子位置.     

NbB2（0001）表面性质的第一性原理研究

应用密度泛函理论的第一性原理的方法分析了两种不同终端的NbB2(0001)表面的几何结构和电子结构。结果表明:两种不同终端的(0001)表面结构弛豫主要发生在前三层,并且硼终端的表面弛豫程度小于铌终端表面的弛豫。表面能分析结果表明,终止于硼终端的(0001)表面结构在更宽的范围内具有较低的表面能,即硼终端的(0001)表面比铌终端的表面更稳定。进一步分析NbB2(0001)两种终端表面的电子结构表明:在金属铌和硼之间发生了电子转移,加强了化学键的相互作用,导致第一间层向内弛豫。对于铌终端的表面第一层铌转移到第二层的电子数比硼终端表面第二层铌转移到第一层的电子数多,这是导致铌终端表面弛豫程度大于硼终端表面的主要原因。     

CdZnTe晶片表面化学抛光研究

采用不同浓度的Br2-MeOH作为抛光液对CdZnTe进行化学抛光,发现用2％Br2-MeOH腐蚀时速率平稳且易于控制,能有效去除表面划痕,获得光亮表面。AFM分析发现,抛光后表面粗糙度降低30％,平整度增加。XPS分析发现CdZnTe的（111）Cd极性面变成了富Te非极性表面。PL分析发现表面陷阱态密度降低,表面晶格的完整性增强。     

CdZnTe晶片的Raman光谱研究

利用Raman光谱技术研究了CdZnTe晶片表面处理方法、激光功率及波长变化对CdZnTe晶片的Raman谱线影响.研究表明:CdZnTe晶片分别经过机械抛光、Br-MeOH溶液处理以及Br-MeOH溶液+ KOH/甲醇溶液处理后,由于表面晶格完整性的改变, Raman光谱出现了明显变化.采用514.5 nm、632.8 nm及785 nm激光激发CdZnTe晶片时,晶片的Raman波谱也有所不同,其中用785 nm激光激发样品,荧光发光峰位于100～200 cm~(-1)范围,掩盖了晶片Raman特征峰.在对CdZnTe晶片做Raman测试时,尽可能选择较低功率.     

SiC籽晶表面状态对晶体质量的影响

为了研究表面状态对晶体质量的影响,本文分别采用腐蚀后抛光与未抛光的晶片作为籽晶,利用金相显微镜对所得晶体进行了显微观察,结果表明:经过腐蚀后抛光的籽晶生长出的晶体质量高于未抛光籽晶所得晶体;生长前端的位错尺寸以及数量小于未抛光籽晶,说明抛光去除了部分表面浅的缺陷腐蚀坑,同时减小深腐蚀坑的尺寸,使得籽晶生长表面的缺陷密度和尺寸大大降低,有助于减少后期生长的晶体中的缺陷密度,提高结晶质量.     

CdZnTe探测器晶片的表面处理工艺

报道了CdZnTe探测器晶片表面钝化工艺对其性能的影响.先采用金相砂纸和化学腐蚀剂对CdZnTe晶片进行机械和化学抛光,然后分别用H2O2溶液和NH4F/H2O2溶液对晶片进行湿法钝化;再用ZC36微电流测试仪和扫描电镜测试研究了不同钝化时间对CdZnTe晶片电学性质和表面形态的影响.结果发现:用NH4F/H2O2溶液对CdZnTe探测器晶片进行钝化30min,晶片表面形成一层完整的高阻氧化层,表面漏电流最小、晶体电阻率提高1～2个数量级,达到109～10Ω·cm,适合探测器的制备.     

Study of ammonium fluoride passivation time on CdZnTe bulk crystal wafers

The chemical etching and the passivation processes of CdZnTe wafers were studied. The treatment effects were tested through an X‐Ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) analysis and I–V measurement. The chemical etching in 2%Br–MeOH solution may effectively remove the damaged layer and improve the ohmic contact between CdZnTe wafer and Au electrodes making rich the surface with Te. After different etching times, the CdZnTe wafers were passivated with NH₄F/H₂O₂.CdZnTe wafer passivated immediately after etching showed the best passivation efficiency because the enriched Te on the surface was fully oxidized to TeO₂, which results in the thickest oxide layer, and the most stoichiometric surface. Also the surface leakage current was reduced in comparison with the sample passivated 24 h after etching. (© 2011 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)