过渡区p型氢化硅氧薄膜结构和光电特性的研究

采用射频等离子体增强化学气相沉积技术,利用二氧化碳(CO_2)、氢气(H_2)、硅烷(SiH_4)和乙硼烷(B_2H_6)作为气源,制备出一系列p型氢化硅氧薄膜.利用拉曼光谱、傅里叶变换红外光谱和暗电导测试,研究了不同二氧化碳流量对薄膜材料结构和光电特性的影响,获得了从纳米晶相向非晶相转变的过渡区P层.研究表明:随着二氧化碳流量从0增加到1.2 cm~3·min~(-1),拉曼光谱的峰值位置从520 cm~(-1)逐渐移至480 cm~(-1).材料红外光谱表明,随着二氧化碳流量的增加,薄膜中的氧含量逐渐增加,氢键配置逐渐由硅单氢键转换为硅双氢键.P层SiO:H薄膜电导率从3S/cm降为8.3×10~(-6)S/cm.所有p型SiO:H薄膜的光学带隙(Eopt)都在1.82—2.13 eV之间变化.在不加背反射电极的条件下,利用从纳米晶相向非晶相转变的过渡区P层作为电池的窗口层,且在P层和I层之间插入一定厚度的缓冲层,制备出效率为8.27%的非晶硅薄膜电池.     

N极性GaN/AlGaN异质结二维电子气模拟

通过自洽求解薛定谔方程和泊松方程,较系统地研究了GaN沟道层、AlGaN背势垒层、Si掺杂和AlN插入层对N极性GaN/AlGaN异质结中二维电子气(2DEG)的影响,分析表明,GaN沟道层厚度、AlGaN背势垒层厚度及Al组分变大都能一定程度上提高二维电子气面密度,AlGaN背势垒层的厚度和Al组分变大也可提高二维电子气限阈性,且不同的Si掺杂形式对二维电子气的影响也有差异,而AlN插入层在提高器件二维电子气面密度、限阈性等方面表现都较为突出,在模拟中GaN沟道层厚度小于5nm时无法形成二维电子气,超过20nm后二维电子气面密度趋于饱和,而AlGaN背势垒厚度超过40nm后二维电子气也有饱和趋势,对均匀掺杂和delta掺杂而言AlGaN背势垒层Si掺杂浓度超过5×10~(19)cm~(-3)后2DEG面密度开始饱和,而厚度为2nmAlN插入层的引入会使2DEG面密度从无AlN插入层时的0.93×10~(13)cm~(-2)提高到1.17×10~(13)cm~(-2)。     

掺杂吡唑喹啉衍生物的聚乙烯基咔唑薄膜载流子传输性能的研究

对比研究了吡唑喹啉衍生物(PAQ5)的掺杂对聚N-乙烯基咔唑(PVK)聚合物薄膜载流子传输性能的影响.分析薄膜宏观的电流密度-电场关系发现:电场F在106~10~7 V·cm-1范围时,纯PVK薄膜中电流密度J∝F2.1,而在掺杂了PAQ5(4.8wt%)的PVK薄膜中J∝F2.9.掺杂薄膜导电能力的提高,除了有空穴从阳极注入PVK形成的空间电荷限制电流之外,也有PAQ5使电子从阴极注入和传输形成的传输电流.分析薄膜用飞行时间法测得的瞬态光电流谱可得:在1×105~2×10~5 V·cm-1的低场下,纯PVK薄膜中传导电流的主要是空穴载流子,其迁移率在7.6×10~(-5) cm~2·V~(-1)·s~(-1),而电子迁移的信息却很微弱,PAQ5掺杂浓度为2wt%的PVK薄膜载流子传输性能没有大的变化.在PAQ5掺杂浓度为5wt%的PVK薄膜中,空穴的迁移率为6.0×10-5 cm~2·V~(-1)·s~(-1),电子的迁移率为7.9×10-6cm~2·V~(-1)·s~(-1).掺入的PAQ5建立的电子传输通道使掺杂薄膜载流子的传输性能得到显著提高.     

磁控溅射Cl掺杂CdTe薄膜的孪晶结构与电学性质

CdTe用作薄膜太阳能电池吸收层需要经过氯处理才能得到高的光电转换效率,其中Cl原子的作用机理仍然没有完全被理解.实验发现Cl原子主要偏聚在CdTe晶界处,对晶界有钝化作用,而有第一性原理计算认为Cl原子掺入CdTe晶格能够引入浅能级提高光电转换效率.为了验证Cl原子掺杂是否对CdTe的光电转换效率有益,本文通过磁控溅射制备了100 ppm(ppm=1/1000000)Cl原子掺杂的CdTe(CdTe:Cl)薄膜并研究了薄膜的晶体结构与电学性质,同时对比了正常氯处理的无掺杂CdTe薄膜与CdTe:Cl薄膜之间的性质区别.实验发现Cl原子掺杂会在CdTe:Cl中形成大量仅由几个原子层构成的孪晶,电子和空穴在CdTe:Cl薄膜中没有分离的传导通道,而在氯处理后的CdTe薄膜中电子沿晶界传导,空穴沿晶粒内部传导.磁控溅射沉积的CdTe:Cl多晶薄膜属于高阻材料,退火前载流子迁移率很低,退火后载流子浓度降低到本征数量级,电阻率提高.CdTe:Cl薄膜电池效率远低于正常氯处理的无掺杂CdTe薄膜电池效率.磁控溅射制备的非平衡重掺杂CdTe:Cl多晶薄膜不适合用作薄膜太阳能电池的吸收层.     

基于液相外延的InAs基红外探测器InAsSbP阻挡层的仿真

在传统pn结红外探测器中,宽带隙阻挡层的引入可以有效降低器件暗电流。采用COMSOL软件对探测器的能带图进行仿真,结果表明,InAsSbP四元合金通过n型或p型掺杂,其能带结构能够实现价带能级的下凹或导带能级的上凸,起到阻挡空穴或电子的作用。通过理论分析和仿真计算,确定了满足阻挡层要求的InAsSbP组分。对于nBip型和pBin型红外探测器,仿真得到了阻挡层的最优厚度和最优掺杂浓度(粒子数浓度),并分析了其偏离最优值时对器件暗电流的影响。对于nBip型探测器,当阻挡层厚度为40nm、掺杂浓度为2×10~(18) cm~(-3)时,器件开关比最大;对于pBin型探测器,当阻挡层厚度为60nm、掺杂浓度为4×10~(17) cm~(-3)时,器件的开关比最大。     

磷掺杂纳米硅薄膜的研制

用PECVD薄膜沉积方法,成功地制备了磷掺杂纳米硅(nc-Si:H(P))薄膜.用扫描隧道电镜(STM)、Raman散射、傅里叶变换红外吸收(FTIR)谱、电子自旋共振(ESR)、共振核反应(RNR)技术对掺磷纳米硅进行了结构分析,确认了样品的微结构为纳米相结构.掺磷后膜中纳米晶粒的平均尺寸d减小,一般在25—45nm之间,且排列更加有序.掺磷nc-Si:H膜具有较高的光吸收系数,光学带隙在173—178eV之间,和本征nc-Si:H相同.掺杂nc-Si:H薄膜电导率在10^-1关键词：     

弱吸收基底上弱吸收薄膜的光学常数计算方法

采用一种相对简单而又精确的光度法来计算弱吸收基底上弱吸收薄膜的光学常数,为低损耗紫外薄膜的设计与实现提供了理论基础。采用JGS1型熔融石英基底,制备了MgF2与LaF3材料的单层膜,获得了JGS1型熔融石英基底及MgF2与LaF3薄膜的光学常数色散曲线。结果显示:在200 nm左右处,JGS1型熔融石英基底的吸收已经比较明显,消光系数在10-8量级,因此,应考虑基底的弱吸收,以提高薄膜光学常数的计算精度。     

利用三色组合脉冲激光获得孤立阿秒脉冲发射

孤立阿秒脉冲因可以跟踪和控制原子及分子内电子的运动过程而备受关注.本文从理论上开展了氦原子在3束飞秒脉冲激光组合场辐照下产生的高次谐波和阿秒脉冲辐射的研究.组合激光场由16 fs/1600 nm,15 fs/1100 nm和5.3 fs/800 nm的钛宝石脉冲构成.与前两束脉冲合成的双色场产生谐波谱相比,附加钛宝石脉冲的三色场产生的高次谐波发射谱呈现出高转换效率及宽带超连续特性,超连续谱范围覆盖从230—690次谐波,傅里叶变换后实现了128 as高强度孤立短脉冲的产生.该结果归因于合成的三色场呈现出高功率及少周期的中红外飞秒脉冲激光特性,可以有效控制原子电离以及复合发生在中红外飞秒脉冲的一个有效光学周期内.     

F,Al共掺杂ZnO透明导电薄膜的制备及掺杂机理研究

本文采用磁控溅射技术,对F和Al共掺杂ZnO (FAZO)薄膜进行研究,系统地研究了溅射气压对薄膜结构、形貌、光电等特性的影响.实验研究结果表明:F, Al共掺入并未改变ZnO的生长方式,所制备的薄膜都呈(002)择优生长;随着溅射气压增加, FAZO薄膜的沉积速率降低,结晶质量恶化,表面形貌由"弹坑状"逐渐变为"弹坑状"与"颗粒状"并存的形貌特性,表面粗糙度增加.在0.5 Pa时制备的FAZO薄膜性能最优,迁移率40.03 cm~2/(V·s),载流子浓度3.92×10~(20) cm~(–3),电阻率最低,为3.98×10~(–4) W·cm, 380—1200 nm平均透过率约90%.理论模拟结果表明:F和Al的共掺杂兼顾了F, Al单独掺杂的优点,克服了以往金属元素掺杂仅依靠金属元素轨道提供导电电子的不足,实现了既增加载流子浓度又减少了掺入原子各轨道间相互作用对载流子散射的影响.掺入的F 2p电子轨道对O 2p及Zn 4s电子轨道产生排斥,使它们分别下移,提供导电电子;同时掺入的Al的3s和3p电子轨道也为导电电子提供了贡献. F和Al共掺之后载流子浓度提升更加显著,导电性能增强.     

新型电极材料Sb掺杂BaSnO_3薄膜的外延生长及其在铁电薄膜电容器中的应用

本文利用脉冲激光沉积技术在SrTiO_3单晶衬底上生长了Sb掺杂BaSnO_3(BSSO)外延薄膜.结构和输运性质测量结果显示BSSO薄膜是一种具有立方钙钛矿结构导电性很好的薄膜材料,80K时呈现金属绝缘体转变,室温下薄膜的电阻率、载流子浓度和迁移率分别为ρ=2.43 mΩcm,n=1.65×1021 cm~(-3)和μ=1.75 cm~2/Vs.以BSSO薄膜为底电极制备了具有比较好电滞回线的Pb(Zr_(0.52)Ti_(0.48))O_3和Bi(Mn_(0.05)Fe_(0.95))O_3铁电电容器,表明BSSO薄膜是一种具有应用前景的新型电极材料.     

硅薄膜的短波红外光学特性和1.30μm带通滤光片

在短波红外区域(1～3μm),硅薄膜材料因其具有折射率高、透明性好、膜层应力易匹配等诸多优点而得到广泛应用。基于改进后的Sellmeier模型拟合出了制备的硅薄膜的短波红外光学特性,以此为基础,选用硅和二氧化硅两种材料,设计并制备出中心波长在1.30μm,相对带宽2.46%的带通滤光片。利用了硅薄膜在波长小于1.0μm波段的吸收特性较好地扩展了带外截止范围。测量结果表明,具有2个谐振腔的带通滤光片峰值透射率达到85.8%,半功率带宽控制在约32nm,带外截止范围覆盖了波长小于1.75μm的光谱区域。     

硅掺杂MgB_2超导薄膜的制备及研究

本文报道了基于混合物理化学气相沉积法(Hybrid physical-chemical vapordeposition,简称为HPCVD),以硅烷热解出的Si原子作硅源,在SiC衬底上原位生长了一系列硅掺杂MgB_2超导薄膜样品.样品中最大硅掺杂量是9%.与纯净的MgB_2薄膜相比较,掺杂样品的超导临界转变温度T_c没有大幅下降,超导临界电流J_c得到了一定提升.在温度为5K,外加垂直磁场为3T的条件下,样品的临界电流密度最大达到2.7×10~5Acm~(-2).同时上临界场H_(c2)在超导转变温度附近对于温度的变化曲线斜率—dH/dT也有一定的提高.     

Er~(3+)/Tm~(3+)共掺铋硅酸盐玻璃2.0μm光谱性质（英文）

用高温熔融法制备了Er~(3+)/Tm~(3+)共掺杂无铅铋硅酸盐玻璃.测试了玻璃的吸收光谱和荧光光谱,分析和表征了Er~(3+)、Tm~(3+)离子之间的能量传递机制和传递效率,结果表明:在800 nm和1 550 nm光源泵浦下,Er~(3+)的掺入能够增强Tm~(3+)离子1.8μm发光,相应的最大发射截面分别为6.7×10~(-21)cm~2和7.3×10~(-21)cm~2,荧光带宽达到250 nm.根据Dexter-Foster模型,得到Er~(3+):~4I_(13/2)能级到Tm~(3+):~3F_4能级的直接能量传递系数为16.8×10~(-40)cm~6/s,为1 550 nm泵浦下获得较强的1.8μm发光奠定了基础.     

脉冲激光晶化超薄非晶硅膜的分子动力学研究

利用准分子脉冲激光晶化非晶硅薄膜是制备高密度尺寸可控的硅基纳米结构的有效方法之一.本文将脉冲激光对非晶硅超薄膜的影响处理为热传导问题,采用了基于Tersoff势函数的分子动力学方法模拟了在非晶氮化硅衬底上2.7 nm超薄非晶硅膜的脉冲激光晶化过程.研究了不同激光能量对非晶硅薄膜晶化形成纳米硅的影响,发现在合适的激光能量窗口下,可以获得高密度尺寸可控的纳米硅薄膜,进而模拟了在此能量作用下非晶硅膜中成核与生长的机理与微观过程,并对晶化所获得的纳米硅薄膜的微结构进行了分析. 关键词： 非晶硅 分子动力学 脉冲激光晶化     

离子束引起的在Al／Cr双层薄膜界面处的原子混合

用600keV的Kr~ 离子轰击Al/Cr双层薄膜样品进行界面原子反应及相互混合的研究。实验样品是在单晶硅上蒸镀约500nm厚的铝膜,相继再蒸上所需厚度的铬膜而制成的。轰击剂量为2.0×10~(15)-2.5×10~(16)Kr~ /cm~2。用2.0MeVa粒子对轰击前后的样品进行了卢瑟福背散射(RBS)分析,发现界面处有明显的原子混合存在;当轰击剂量≥1.0×10~(16)Kr~ /cm~2时,RBS谱出现有明显的坪台,经拟合计算和x射线衍射(XRD)测量证实确有化合物Al_(13)Cr_2存在;还分别得到了原子混合量及混合效率与轰击剂量的关系;最后对界面处的原子混合机制进行了讨论。     

溶胶-凝胶法制备Ni_xZn_(1-x)S薄膜的磁性分析

由于离子掺杂可有效改善ZnS薄膜的特性,故本研究以溶胶-凝胶法制备Ni_xZn_(1-x)S薄膜(x=0.00,0.05,0.10,0.15),并利用XRD、PL光谱及磁性测试仪分析Ni掺杂对其磁性的影响.研究结果表明Ni掺杂量x为0.00、0.05、0.10及0.15时薄膜的饱和磁化强度随分别为6.59×10~(-6)emu/cm~3、4.61×10~(-6)emu/cm~3、3.88×10~(-6)emu/cm~3及3.52×10~(-6)emu/cm~3,即饱和磁化强度随x增加而减小.PL分析表明缺陷发光强度随x增加而减弱,能隙发光强度则随之增强,结合束缚极化子理论便知饱和磁化强度会随x增加而减小.XRD分析表示结晶品质随x增加而变好,说明薄膜中的缺陷数量会随x增加而减少,使得磁信号无法通过缺陷方式传导而导致其磁性减弱.     

溶胶-凝胶法制备Ni_xZn_(1-x)S薄膜的磁性分析

由于离子掺杂可有效改善ZnS薄膜的特性,故本研究以溶胶-凝胶法制备Ni_xZn_(1-x)S薄膜(x=0.00,0.05,0.10,0.15),并利用XRD、PL光谱及磁性测试仪分析Ni掺杂对其磁性的影响.研究结果表明Ni掺杂量x为0.00、0.05、0.10及0.15时薄膜的饱和磁化强度随分别为6.59×10~(-6)emu/cm~3、4.61×10~(-6)emu/cm~3、3.88×10~(-6)emu/cm~3及3.52×10~(-6)emu/cm~3,即饱和磁化强度随x增加而减小.PL分析表明缺陷发光强度随x增加而减弱,能隙发光强度则随之增强,结合束缚极化子理论便知饱和磁化强度会随x增加而减小.XRD分析表示结晶品质随x增加而变好,说明薄膜中的缺陷数量会随x增加而减少,使得磁信号无法通过缺陷方式传导而导致其磁性减弱.     

溶胶-凝胶法制备Ni_xZn_(1-x)S薄膜的磁性分析

由于离子掺杂可有效改善ZnS薄膜的特性,故本研究以溶胶-凝胶法制备Ni_xZn_(1-x)S薄膜(x=0.00, 0.05, 0.10, 0.15),并利用XRD、PL光谱及磁性测试仪分析Ni掺杂对其磁性的影响.研究结果表明Ni掺杂量x为0.00、0.05、0.10及0.15时薄膜的饱和磁化强度随分别为6.59×10~(-6) emu/cm~3、4.61×10~(-6) emu/cm~3、3.88×10~(-6) emu/cm~3及3.52×10~(-6) emu/cm~3,即饱和磁化强度随x增加而减小. PL分析表明缺陷发光强度随x增加而减弱,能隙发光强度则随之增强,结合束缚极化子理论便知饱和磁化强度会随x增加而减小. XRD分析表示结晶品质随x增加而变好,说明薄膜中的缺陷数量会随x增加而减少,使得磁信号无法通过缺陷方式传导而导致其磁性减弱.     

用溶胶-凝胶方法制备Tb3+掺杂的硅基发光材料

报道了用溶胶-凝胶方法制备Tb³⁺掺杂的硅基发光材料.并用荧光光谱、傅里叶变换红外光谱、原子力显微镜、差热分析和热重测定等方法研究了材料的制备规律.实验结果表明该制备方法在500℃的退火条件下即可以使Tb³⁺掺杂到硅基发光材料产生室温下的545nm荧光;稀土离子的掺杂浓度可任意调节,最佳浓度为5×10¹⁹/cm³;薄膜在微米量级上有较好的平整度.用该方法在改善材料的掺杂浓度、发光性能及降低材料的退火温度方面有特殊的优越 关键词：     

有机紫外滤波材料的紫外光谱性质研究

通过缩合反应合成了一种有机紫外滤波染料--2,7-二甲基-3,6-偶氮环庚-1,6-二烯高氯酸盐,并采用元素分析、红外光谱、紫外光谱等手段对其进行表征,着重讨论了不同浓度的染料溶液和染料掺杂的聚乙烯醇(PVA)薄膜的紫外光谱性质.实验表明,当染料浓度较低时,溶液的最大吸收波长为322 nm,薄膜的最大吸收波长为325 am.随着染料浓度的增加,溶液和PVA膜紫外截止通带宽度加宽,表现为285～345 nm区间为强吸收带,而在日盲紫外波段(240～285 nm)保持较高的透过率.利用染料溶液和染料掺杂的PVA膜的这种光谱特性,制作出日盲紫外滤波器.