电离辐射在半导体器件中引起的光电流的数值模拟

电离辐射在半导体中引起光电流问题是半导体器件辐照效应研究中的一个带普遍性的课题，首先建立描述半导体中光电流过程的普遍性的物理模型，而后模拟一个实际ｐｎ结器件的光电流响应，给出模拟结果。     

阻挡杂质带红外探测器中的界面势垒效应

通过变温暗电流和变偏压光电流谱实验对阻挡杂质带红外探测器的跃迁机理和输运特性进行了研究. 结合器件能带结构计算的结果, 证明了在阻挡杂质带红外探测器中主要由导带底下移效应引起的界面势垒的存在. 提出了阻挡杂质带红外探测器的双激发工作模型, 并从变偏压光电流谱中成功地分离出了与这两种物理过程所对应的光谱峰, 进一步证实了器件的能带结构. 研究了界面势垒效应对阻挡杂质带红外探测器的光电流谱、响应率和内量子效率的影响. 研究表明, 考虑进界面势垒效应, 计算得到的器件响应率与实验值符合得很好. 同时发现阻挡杂质带红外探测器中内建电场的存在等效降低了发生碰撞电离增益所需的临界电场强度.     

用光伏效应研究有机薄膜电致发光器件中的接触性质

首次发现了有机薄膜电致发光器件的光生伏特效应,通过对器件的光电流响应谱的详细研究,分析了不同结构的有机发光器件中的有机半导体之间,以及有机半导体与电极材料之间的半导体接触性质,发现有机发光材料Alq3,有机空穴传输材料daimine与金属铝电极之间形成阻挡接触,是电致发光器件发光和产生光电效应的根本原因,而双层器件中有机层Alq3与diamine之间的结是双层器件产生高发光效率的原因,正是这种结在双层器件中起了局限载流子和激子的作用,使发光亮度大为提高,结合分区掺杂实验结果,给出了较完善的能带模型。     

用光伏效应研究有机薄膜电致发光器件中的接触性质

首次发现了有机薄膜电致发光器件的光生伏特效应，通过对器件的光电流响应谱的详细研究，分析了不同结构的有机发光器件中的有机半导体之间，以及有机半导体与电极材料之间的半导体接触性质，发现有机发光材料Ａｌｑ３，有机空穴传输材料ｄａｉｍｉｎｅ与金属铝电极之间形成阻挡接触，是电致发光器件发光和产生光电效应的根本原因；而双层器件中有机层Ａｌｑ３与ｄｉａｍｉｎｅ之间的结是双层器件产生高发光效率的原因，正是这种结在双层器件中起了局限载流子和激子的作用，使发光亮度大为提高，结合分区掺杂实验结果，给出了较完善的能带模型．     

激光波长对双色激光等离子体产生太赫兹波的影响

基于瞬态光电流模型研究了激光波长对双色激光等离子体产生太赫兹波的影响.通过理论计算证明:太赫兹信号随激光波长的增大而增强,其变化趋势不会因为双色激光强度、脉宽、相位差、强度比的变化而改变;太赫兹波的频谱不会因为激光波长的改变发生变化.分析了双色激光波长影响太赫兹辐射强度的原因,并利用自由电子密度和漂移电流密度阐明了该影响的内在物理机制.     

非富勒烯有机体异质结中磁光电流及相干自旋混合理论研究进展

有机非富勒烯分子受体,又称稠环电子受体,由于其优良的光电转换性质,现已成为备受关注的有机光电子材料之一。基于该类材料所发展的有机体异质结太阳能电池,其能量转换效率已逼近20%。而制备高效稳定的有机体异质结太阳能电池离不开对材料物性和光伏过程的深入探索。在众多研究体系中,非富勒烯光伏自旋动力学的发展尚处于起步阶段,其内在的光物理机理尚未明确。而光激发磁光电流技术能通过监测有机体异质结中极化子对的解离,在器件工作状态下,原位表征光伏自旋动力学过程。本文结合实验和理论研究,科学地阐述目前主流的有机磁光电流理论基础及函数模型,如低磁场下的超精细耦合效应和自旋-轨道耦合效应,高磁场下的Δg机制;探讨不同有机体异质结在不同表征条件下如偏压、温度、光强的信号差异;最后,讨论了超快光谱技术在有机体异质结体系中的应用。     

脉冲γ射线诱发N型金属氧化物场效应晶体管纵向寄生效应开启机制分析

金属氧化物场效应晶体管作为大规模数字电路的基本单元,其内部的寄生效应一直以来被认为是影响集成电路在脉冲γ射线辐射环境中发生扰动、翻转以及闩锁的重要因素.为研究脉冲γ射线诱发N型金属氧化物场效应晶体管内部纵向寄生效应的开启机制,通过TCAD构建了40, 90以及180 nm 3种不同工艺节点的NMOS晶体管进行瞬时电离辐射效应仿真,得到了纵向寄生三极管电流增益随工艺节点的变化趋势、纵向寄生三极管的开启条件及其对NMOS晶体管工作状态的影响.结果表明:1)脉冲γ射线在辐射瞬时诱发NMOS晶体管内部阱电势抬升是导致纵向寄生三极管开启的主要原因; 2)当纵向寄生三极管导通时, NMOS晶体管内部会产生强烈的二次光电流影响晶体管的工作状态; 3) NMOS晶体管内部纵向寄生三极管的电流增益随工艺节点的减小而减小.研究结果可为电子器件的瞬时电离辐射效应机理研究提供理论依据.     

光电效应实验中阳极光电流的测量

分析了光电效应实验中阳极光电流和阴极光电流的形成机理.探索了二者之间的关系.阳极光电流值的K倍与阴极光电流值关于原点对称,因此当K足够大时,用电压大于0时的实测电流值代替阴极光电流值,可以求得电压小于0时的阳极光电流值.     

瞬态光电流对有机薄膜光伏器件中肖特基接触的研究

制备了结构为氧化铟锡(ITO)/有机半导体/金属的有机薄膜光伏器件,电流--电压曲线显示其具有整流特性但有机半导体和电极间肖特基接触的内建电场方向很难判定.为了研究有机半导体和电极的肖特基接触特性,分别制备了结构为ITO/有机绝缘层/有机半导体/金属和ITO/有机半导体/有机绝缘层/金属的器件,通过调制激光照射下器件的瞬态光电流方向可容易判断有机半导体和电极间肖特基接触的内建电场方向,外加偏压下瞬态光电流的强度变化进一步证实了判断的正确性.     

三重简并拓扑半金属MoP中超快圆偏振光产生和调控光生热电流

超快激光可以用来产生和调控拓扑量子材料中的拓扑相变和自旋极化电流,这些光诱导产生的新奇物性源于材料中受到体系对称性保护的线性色散能带结构的简并节点.作为一种同时具有两重和三重简并节点的拓扑半金属,磷化钼(Mo P)是一类非常独特的拓扑半金属体系.本文初步探索了三重简并拓扑半金属晶体MoP中产生自旋极化电流和奇异光学响应的机理,设计并搭建了以圆偏振光产生并调控光电流的实验装置.首先采用该装置成功在拓扑绝缘体Bi₂Se₃中产生了光电流,与国际上已报道的实验结果对比效果很好,证明了实验装置的可行性和可靠性;进而对MoP进行了同样的光电流产生与调控实验.采用400nm的圆偏振超快激光脉冲,在样品不同位置成功观测到了电流信号,分析认为其为热电流,不是与三重简并拓扑特性相关的光电流.这为未来进一步产生和调控光电流提供了重要的研究基础,对于研究普遍的拓扑量子材料的光电流效应具有可借鉴的意义.     

Abundant photoelectronic behaviors of La_(0.67)Sr_(0.33)MnO_3/Nb:SrTiO_3 junctions

Temperature dependence on rectifying and photoelectronic properties of La_(0.67)Sr_(0.33)MnO_3/Nb:SrTiO_3(LSMO/STON) junctions with the thickness values of LSMO film varying from 1 nm to 54 nm are systematically studied. As shown experimentally, the junctions exhibit good rectifying properties. The significant differences in photoemission property among the LSMO/STON junctions are observed. For the junction in a thicker LSMO film, the photocurrent shows a monotonic growth when temperature decreases from 300 K to 13 K. While for the junction in an ultrathin LSMO film, the behaviors of photocurrent are more complicated. The photocurrent increases rapidly to a maximum and then smoothly decreases with the decrease of temperature. The unusual phenomenon can be elucidated by the diffusion and recombination model of the photocarrier.     

超高真空系统中GaAlAs光电阴极的重新铯化研究

为了探索在超高真空系统中使用稳定性和重复性好的光电阴极,开展了金属有机化学气相沉积生长的反射式GaAlAs和GaAs光电阴极的激活实验和重新铯化实验,测试了Cs/O激活后和重新补Cs后的光谱响应曲线和光电流衰减曲线.实验结果表明,在100 lx白光照射条件下,超高真空环境中的GaAlAs光电阴极在Cs/O激活后和重新补Cs激活后的光电流衰减寿命相比GaAs光电阴极更长,并且在多次补Cs激活后呈现较一致的蓝绿光响应能力和光电流衰减寿命,体现了GaAlAs光电阴极在真空系统中稳定性和可重复性使用方面具有的优越性,为海洋真空探测器件和真空电子源领域的研究提供了实验指导.     

MEDICI程序简介及其在电离辐照效应研究中的应用

简要介绍了二维半导体器件模拟软件MEDICI的基本特点和使用方法;应用MEDICI程序对MOSFET的总剂量效应、PN结的剂量率效应进行了仿真模拟,建立了电离辐照效应的物理模型,并将模拟结果与实验数据进行了比较.     

光学相干控制中脉冲光束等相面的实时测控

描述了飞秒脉冲基频光、倍频光光束位相差对相干控制光电流注入的控制作用,提出一种控制基频光、倍频光在全光孔径干涉光场内的等相面保持一致的实验方案,制作了一套相位差稳定自动控制系统,并应用于光学相干控制光电流实验中,获得较好的实时控制结果.     

The characteristic of photoelectric gas sensing to oxygen and water based on ZnO nanoribbons at room temperature

In this article, ZnO nanoribbons were prepared by multi-components precursor self-assembled method, and the characteristic of photoelectric gas sensing of the nanoribbons was investigated on exposure of oxygen and water environments by surface photocurrent technique. The results showed that surface photocurrent intensity (SPI) was enhanced after oxygen and water adsorption. This increase of SPI was attributed mostly to the improvement of carriers-generating efficiency. And the mechanism was discussed in detail.     

双金属/TiO2纳米管复合结构中增强的光电流

将传统半导体材料与金属微纳结构相结合,利用其表面等离激元共振效应,可有效地增强复合结构的光电转换效率,使其广泛地被用于光电化学和光电探测等领域.本文以氧化铝纳米管为模板,采用原子层沉积技术制备出高有序的TiO2纳米管,并通过电子束热蒸发技术在大孔径的纳米管薄膜中分别负载金、铝和双金属金/铝纳米颗粒,形成金属纳米颗粒/T...     

磁场对聚合物光电池中电流的影响

制备了结构为 ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PCBM/Ca/Al的聚合物光电池器件,并在不同偏压下,分别测量了器件的光电流和暗电流随外加磁场的变化. 发现随外加磁场增加,光电流增强,暗电流减弱. 从聚合物光电池中光电流和暗电流的产生机制出发,对该现象进行了解释,认为外加磁场可以有效改变单重态极化子对和三重态极化子对之间的相对比例,进而使自由载流子浓度增加. 光生自由载流子浓度增加是光生电流增强的原因,而自由载流子与三重态激子的相互作用导致了暗电流减弱. 开路电压附近,光电流随磁场增加而增强可以近似 关键词： 聚合物光电池 磁场效应 光生电流 极化子对