In_(0.82)Ga_(0.18)As材料的低温电学性质研究

利用低压-金属有机化学气相沉积(LP-MOCVD)设备,采用两步生长及缓冲层热退火处理在InP衬底上制备了高质量的In0.82Ga0.18As外延材料.研究了缓冲层退火前后In0.82Ga0.18As外延材料的低温电学性质,通过变温霍尔效应测试得到了载流子的浓度和迁移率随温度变化的关系,并利用位错散射、极化光学声子散射等对实验数据进行了拟合.结果表明,实验值与理论值符合较好,在较低温度下(150K),位错散射起主要作用,而在较高的温度下(250K),极化光学声子散射占主要地位.     

硅基锗薄膜的红外吸收谱和电学特性

为了解退火对硅基锗薄膜的质量、红外吸收、透射率和电学性质的影响,采用分子束外延方法用两步法在硅基上生长锗薄膜。将生长后的样品分成两部分,其中一部分进行了退火处理。对退火前后的样品用高分辨X射线双晶衍射仪测量了(400)晶面的X射线双晶衍射摇摆曲线,用傅里叶红外光谱仪测量了红外透射率和吸收谱,并用霍尔效应仪测量了退火前后样品的载流子浓度、迁移率、电阻率、电导率和霍尔系数。结果表明,退火后的薄膜质量明显提高。退火后大部分区域吸收增大,透射率明显减小,615~3 730 cm-1区间的透射率均比退火前降低了20%以上。退火后的体载流子浓度增大到退火前的23.26倍,迁移率增大到退火前的27.82倍。     

不同织构CVD金刚石膜的Hall效应特性

采用热丝化学气相沉积法在p型硅衬底上制备了不同织构的多晶金刚石膜,使用XRD表征了CVD金刚石膜的结构特征, 研究了退火后不同织构金刚石膜的电流特性, 使用Hall效应检测仪研究了金刚石膜的霍尔效应特性及随温度变化的规律, 结果表明所制备的金刚石膜是p型材料, 载流子浓度随着温度的降低而增加, 迁移率随着温度的降低而减小. 室温下[100]织构金刚石薄膜的载流子浓度和迁移率分别为4.3×10⁴ cm^-3和76.5 cm²/V·s.     

氢等离子体处理对ZnO光电性质的影响

借助于霍尔效应、拉曼散射、光致发光及电致发光测试技术,研究了氢等离子体处理以及随后的高温退火过程对ZnO薄膜及ZnO纳米棒光学及电学性质的影响.实验结果表明:氢在ZnO薄膜中不仅充当浅施主,而且还可以钝化晶界处缺陷相关的非辐射复合中心,从而使得载流子浓度及迁移率增大,近带边紫外发光增强.然而,钝化晶界的氢热稳定性较差,500℃时已经完全扩散出ZnO薄膜,因此,500℃退火后载流子迁移率及近带边紫外发光强度迅速减弱.     

P-MBE制备氮掺杂p型ZnO中空穴的散射机制

利用等离子体辅助的分子束外延(P-MBE)技术,在蓝宝石衬底上制备了氮掺杂的p型ZnO薄膜。通过变温霍尔测量研究了空穴浓度和迁移率随温度的变化特性。对载流子浓度拟合的结果表明氮受主具有75meV的能级深度。通过对各种散射机制下迁移率的讨论,发现由晶粒及其晶界组成的这种结构极大地降低了p型ZnO中载流子的迁移率。     

退火对微构造黑硅光致发光瞬态性质的影响

研究了热退火对飞秒激光脉冲在空气中微构造的黑硅材料的光致发光(PL)时间分辨光谱和发光强度衰减性质的影响,分析了退火后黑硅材料内光生载流子的运动和缺陷的性质。通过应用双指数函数拟合PL的强度衰减曲线,得到退火导致黑硅材料光谱变化的可能机理。采用热扩散理论说明退火造成氧缺陷的增加和非平衡载流子辐射复合率的增大,导致退火黑硅的PL强度随着退火温度的升高而增大。退火后时间常数增大且慢衰减过程比重增大,说明退火消除并修复了微构造表面及内部的一些缺陷,增加表面束缚态,减小非辐射复合中心的密度,从而增大了辐射复合所占的比重,导致退火黑硅的PL谱强度增大。黑硅发光的最佳退火条件是800℃真空退火30 min。     

Cd(S,Se)薄膜的结构及退火环境对其电导性能的影响

分析了两种Cd(S,Se)薄膜的结构特征.讨论了薄膜在不同退火环境中的电导率、迁移率和载流子浓度随退火温度的变化规律.结果表明,空气中退火的掺杂烧结膜电导率随退火温度升高而减小,主要由迁移率减小所致;氮气中退火的烧结膜电导率随退火温度升高而增大,主要是由载流子浓度增大引起的.蒸发膜在不同气氛下退火,电导都随温度升高而增大,同时迁移率和载流于浓度都有增加.在光激发下,氮气和空气中退火的掺杂烧结膜表现出相反的温度依赖关系.利用Seto模型计算的结果与实验值基本符合. 关键词：     

InSb薄膜的霍尔效应测量

霍尔系数和电阻率随温度变化的测量是近代物理的基本实验之一．通过测量可判断半导体材料的类型，并得到材料的一些重要参数，例如载流子浓度和运尔迁移率等等．在一般的教学实验中常用单晶锗或硅作为样品．随着半导体技术的发展，用外延工艺研制的单晶薄膜材料已成为一种重要的半导体材料．我们得到了几块用这种工艺生长的N型Insb（锑化铝）薄膜材料，测量了它们的合尔系数和电阻率，并求出其载流于浓度和霍尔迁移率．可以看出这种材料的霍尔迁移率比硅和锗材料要大得多．实验中发现个别薄膜材料在低温时的电子霍尔迁移率低于常温时的值，…     

Znse:Al电学性能的研究

本文研究了77～300K温度区间内ZnSe:Al的电学性能,讨论了ZnSe:Al中的缺陷及其补偿比,得出了随掺杂温度的升高,极化光学声子对载流子的散射作用变弱,电离杂质对载流子的散射作用变强的结论。同时,本文也给出了霍尔系数、载流子浓度与掺杂温度及测量温度的关系,计算了Al施主能级的电离能。     

不同退火温度下氧化锌薄膜可见发光与n型导电研究

采用脉冲激光沉积法在蓝宝石衬底上制备出可见光发光良好的氧化锌薄膜, 在不同的温度下进行了后退火处理. 随着退火温度的升高, 薄膜的可见光发光发生了显著改变, 载流子浓度、迁移率、电阻率也呈现出一定的变化规律. 结合 X射线衍射、扫描电子显微镜、光致发光谱及霍尔测量, 探讨了本征氧化锌薄膜可见光发光的发射机理, 并分析了其 n型导电的原因. 关键词： 氧化锌薄膜 可见光发光 n型导电     

调制掺杂高迁移率晶体管

为了提高场效应晶体管的响应速度,在设计中希望采用迁移率高的材料.材料迁移率的大小决定于载流子的散射.一般在高温下,载流子主要被晶格振动所散射,即声子散射; 而在低温下电离杂质的散射起主导作用.对于高掺杂的样品,即使降低温度也不能使迁移率提高.掺杂浓度为 1017- 1018cm-3的 n型GaAs 中的电子迁移率大约是 3000—4000 cm2/V·s左右.而P型GaAs中的空穴迁移率将更低.掺杂浓度降低会使迁移率升高.当掺杂浓度为 1013-1014cm-3时,GaAs中的电子迁移率按照 Brooks-Herring-Dingle理论的计算,在300K时约为104cm2/V·s[1,2].而在十分高…     

基于变温霍尔效应方法的一类n-GaN位错密度的测量

结合莫特相变及类氢模型,采用浅施主能量弛豫方法,计算了一类常见n-Ga N光电子材料的载流子迁移率,给出了精确测定其刃、螺位错密度的电学方法.研究表明,对于莫特相变材料(载流子浓度超过1018cm~(-3)),以位错密度Ndis、刃螺位错密度比β、刃位错周围浅施主电离能εD1、螺位错周围浅施主电离能εD2为拟合参数的载流子迁移率模型与实验曲线高度符合,拟合所得刃、螺位错密度与X射线衍射法或化学腐蚀方法的测试结果也基本一致.实验结果表明,莫特相变材料虽然载流子浓度高、霍尔迁移率低,但其位错密度却并不一定高过载流子浓度低、霍尔迁移率高的材料,应变也无明显差异,因此,莫特相变与刃、螺位错密度及两类位置最浅的施主均无关系,可能是位置较深的施主或其他缺陷所致,需要比一般杂质带高得多的载流子浓度.该方法适合霍尔迁移率在0 K附近不为零,霍尔迁移率曲线峰位300 K左右及以上的各种生长工艺、各种厚度、各种质量层次的薄膜材料,能够对迁移率曲线高度拟合,迅速给出莫特相变材料的相关精确参数.     

沉积温度和快速退火对磁控溅射法制备的AZO薄膜性能的影响

探究了不同衬底温度下由磁控溅射法制备的氧化锌掺铝(AZO)薄膜的结构、光学和电学性能,以及快速退火处理对样品电学性能的改善作用.实验结果表明:随着衬底温度的升高,薄膜样品的载流子浓度、霍尔迁移率和电导率提高,并在400℃附近达到较好水平,但高温的衬底沉积出的样品薄膜的XRD图谱半高全宽相对于低温衬底并没有明显变小.测量退火处理后的样品薄膜的电学性质,发现短时间的真空退火能改善低温沉积的AZO薄膜的电导率,与提高衬底温度有类似的改善效果,700℃的退火温度能达到最好效果.     

ZnSxSe1-x单晶的霍尔迁移率

用Vah der Pauw法在77～300K温度范围内测试了n-ZnSxSe1-x(x=0.15)单晶的霍尔迁移率,共最大值为2150cm2/V·s迁移率随温度变化的实验结果与载流子散射的几种理论模型曲线相比较,得出在120K附近为界,在高温区中极化的光学声子散射限定迁移率;在低温区中光学声子散射和离化本征受主散射的混合模型或离化本征受主散射限定迁移率。认为离化本征受主是一次电离的Zn空位。     

霍尔效应实验的改进和扩展

对霍尔效应仪器进行了改进,通过对磁场标定,研究霍尔电压与恒定电流的关系,可以测定霍尔片载流子的浓度. 测量霍尔片的长度和横截面积,进而可以测定霍尔片的电导率和迁移率.     

快速退火后重掺硼的分子束外延层的电学特性

对快速退火后用共蒸发Ｂ_２Ｏ₃方法实现重掺杂硼的硅分子束外延层的电学特性进行了研究．１１００℃退火可以使得外延层中载流子浓度提高４倍，空穴的霍耳迁移率与相同浓度下硅体材料的水平相当；外延层与衬底之间载流子浓度转变陡峭，获得了晶体质量良好的外延层． 关键词：     

快速热退火和氢等离子体处理对富硅氧化硅薄膜微结构与发光的影响

采用microRaman散射、傅里叶变换红外吸收谱和光致发光谱研究了快速热退火及氢等离子体处理对等离子体增强化学气相沉积法200℃衬底温度下生长的富硅氧化硅(SRSO)薄膜微结构和发光的影响.研究发现,在300—600℃范围内退火,SRSO薄膜中非晶硅和SiOx∶H两相之间的相分离程度随退火温度升高趋于减小;而在600—900℃范围内退火,其相分离程度随退火温度升高又趋于增大;同时发现SRSO薄膜发光先是随退火温度的升高显著加强,然后在退火温度达到和超过600℃后迅速减弱;发光峰位在300℃退火后蓝移,此后随退火温度升高逐渐红移.对不同温度退火后的薄膜进行氢等离子体处理,发光强度不同程度有所增强,发光峰位有所移动,但不同温度退火样品发光增强的幅度和峰位移动的趋势不同.分析认为退火能够引起薄膜中非晶硅颗粒尺度、颗粒表面结构状态以及氢的存在和分布等方面的变化.结果表明不仅颗粒的尺度大小,而且颗粒表面的结构状态都对非晶硅颗粒能带结构和光生载流子复合机理发挥重要影响 关键词： 富硅氧化硅 微结构 发光 快速热退火     

金属有机物化学气相沉积生长GaN薄膜的室温热电特性研究

采用金属有机物化学气相沉积技术生长了不同掺杂浓度的GaN薄膜, 并且通过霍尔效应测试和塞贝克效应测试, 表征了室温下GaN薄膜的载流子浓度、迁移率和塞贝克系数. 在实验测试的基础上, 计算了GaN薄膜的热电功率因子, 并且结合理论热导率确定了室温条件下GaN薄膜的热电优值(ZT). 研究结果表明: GaN薄膜的迁移率随着载流子浓度的增加而减小, 电导率随着载流子浓度的增加而增加; GaN 薄膜材料的塞贝克系数随载流子浓度的增加而降低, 其数量级在100–500 μV/K范围内; GaN薄膜材料在载流子浓度为1.60×10¹⁸ cm^-3时, 热电功率因子出现极大值4.72×10^-4 W/mK²; 由于Si杂质浓度的增加, 增强了GaN薄膜中的声子散射, 使得GaN薄膜的热导率随着载流子浓度的增加而降低. GaN薄膜的载流子浓度为1.60×10¹⁸ cm^-3时, 室温ZT达到极大值0.0025.     

氧化铟掺铪红外透明导电薄膜

采用射频磁控溅射与退火工艺相结合的方法,分别在石英和硒化锌(ZnSe)衬底上制备了掺铪氧化铟(IHfO)薄膜,掺杂比例In2O3∶HfO2为98wt.%∶2wt.%.测试了薄膜的组成结构和3～5μm红外波段的光电性质,分析了退火温度、薄膜厚度和氧气流速对薄膜性能的影响.X射线衍射、扫描电子显微镜和X射线能谱表明,制备的IHfO薄膜具有氧化铟的立方体结构,掺杂铪并没有影响氧化铟的生长方向,但是减小了晶格间距,铪与铟外层电子形成新的杂化轨道.傅里叶变换红外光谱表明,随着退火温度的增加,IHfO薄膜在3～5μm波段的透过率逐渐下降,沉积在ZnSe衬底上的薄膜具有更平稳的透过率,厚度为100nm薄膜在3～5μm波段平均透过率为68%.测试霍尔效应表明,随着氧气流速的增加,IHfO薄膜电阻率逐渐增加,载流子浓度减小,霍尔迁移率变化不明显.晶界散射是影响IHfO薄膜迁移率的主要因素,当氧气流速为0.3sccm时,薄膜最佳电阻率为3.3×10~(-2)Ω·cm.与透可见光波段的导电氧化铟锡(ITO)薄膜相比,制备的IHfO薄膜可以应用在3～5μm红外波段检测气体,红外制导等领域.     

有机二极管基于通用迁移率模型的解析电流电压关系

提出一种有机半导体二极管电流电压关系的解析表达式.该表达式是基于Pasveer等人[Phys.Rev.Lett.94,206601 (2005)]的迁移率模型建立的,其中考虑了影响有机半导体载流子输运最重要的因素,包括温度、载流子浓度和电场强度.将Pasveer等人迁移率公式中的载流子浓度和电场强度用常数迁移率下严格解...