电极材料对碘化汞（α-HgI2）晶体I-V特性的影响

利用Aligent4155型CVIV测试仪分别对Au／HgI2、AuCl3（Au）／HgI2、C（石墨）／HgI2接触的I-V特性进行了测定,对比研究了不同电极材料与α—HgI2晶体所形成的接触特性,并利用热电子发射理论对实验结果进行了分析。结果表明,AuCl3和C均能与HgI2形成良好的欧姆接触,其欧姆特性系数分别为1．0291和0．9380,接触电阻分别为3．0×10^8Ω和1．0×10^8Ω;而溅射Au与HgI2接触的欧姆特性较差,欧姆系数约为0．8341,接触电阻为3．5×10^9Ω。这说明AuCl3在HgI2表面形成了重掺杂,产生显著的隧道电流,从而形成了较理想的欧姆接触。C（石墨）化学性能稳定,电极制备工艺没有影响晶体表面质量,因此C（石墨）／HgI2接触电阻最小,并具有良好的欧姆特性。而溅射Au过程中由于温度升高引起晶体表面HgI2分子的挥发,造成晶体表面质量下降,导致Au／HgI2接触的欧姆特性变差。     

HgI2晶体溅射Au电极与化学镀Au电极的I-V特性

利用Agilent4155型CVIV测试仪测定了分别采用溅射Au和涂敷氯金酸(AuCl3溶液)作为电极材料时HgI2晶体的I-V特性.测试表明,Au/HgI2和AuCl3/HgI2的欧姆接触特性值b分别为0.89和1.06,HgI2晶体的电阻率为109 Ω·cm.计算接触电阻Rc的结果表明,Au/HgI2与AuCl3/HgI2接触电阻为1.6×107 Ω和4.3×106 Ω;AuCl3/HgI2更容易产生较低的接触电阻,形成良好的欧姆接触.分析认为AuCl3/HgI2接触中电极本质上是氯金酸分解产生Au单质并形成电极.由于电极制备工艺没有显著影响晶体表面质量,使AuCl3/ HgI2具有良好的欧姆接触特性.溅射Au电极在制备工艺中的温度升高和真空度造成晶体表面质量下降,使Au/HgI2欧姆接触特性较差.     

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。     

n型GaAs欧姆接触电极制备工艺

目前,n型GaAs欧姆接触电极的制备方法以蒸镀法为主,然而该方法具有设备价格高、浪费电极材料的缺点。本文采用离子溅射法制备了n型GaAs的欧姆接触电极AuGeNi/Au,通过优化制备过程,可获得表面光滑平整、成分均匀无偏析的电极层。400 ℃氩气气氛下退火处理后,电极与GaAs之间由肖特基接触变为欧姆接触,极间电阻降为原来的1/20。退火温度在400~500 ℃时可得到很小的比接触电阻率(10^-6 Ω·cm²),有利于半导体器件工作稳定性的提高,降低能耗。退火温度低于400 ℃或高于500 ℃后比接触电阻率都较大,这分别与欧姆接触未形成以及Au-Ge合金的“球聚”有关。该制备方法和过程的优点为:设备成本低、流程简便、节省电极材料,具有良好的经济效益和实用价值,适合科研实验室使用。     

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.     

CVT一步生长的ZnSe单晶的光电特性研究

本文采用化学气相输运(CVT)法,由Zn(5N)和Se(5N)一步直接生长了片状ZnSe单晶,并对其结构特性和光电性能进行分析。研究表明,生长出的ZnSe单晶仅显露(111)面,红外透过率约为40%～42%,具有较高的结晶质量。该ZnSe单晶可与In电极形成良好的欧姆接触,其体电阻率约为7.3×109Ω.cm。     

CdZnTe平面核辐射探测器研究

采用垂直Bridgman方法生长的CdZnTe晶体,定向切割成12 mm×7 mm×2.5 mm单晶片.通过研磨、抛光、腐蚀、电极制备、钝化、退火等一系列工艺,制成了Au/CdZnTe/Al平面探测器.重点研究了快速退火对电极接触特性的影响.测试了Au/CdZnTe/Al平面探测器的能谱响应特性.结果表明:在室温偏压为350 V条件下,探测器的241Am 59.54 keV光谱能量分辨为3.95;(2.35 keV FWHM).     

溅射气压对直流电源磁控溅射制备掺铝氧化锌薄膜性能的影响

以ZnO∶Al2O3(2wt%)陶瓷为溅射靶材,采用直流磁控溅射的方法,在普通玻璃衬底上制备ZnO∶Al(AZO)薄膜,研究了溅射气压对AZO薄膜的结构特性、表面形貌及其光电性的影响。XRD和SEM测试表明所有样品均为多晶六角纤锌矿结构,薄膜呈(002)晶面择优生长。用体积百分比为0.5%稀盐酸对制备的AZO薄膜进行腐蚀制绒,腐蚀后其表面形貌随溅射气压的不同而改变。在适当溅射气压下(～1.5m Torr)制备的薄膜,通过溅射后腐蚀工艺,可获得表面形貌具有特征陷光结构的AZO薄膜,其表面呈现"弹坑"状,薄膜的绒度随表面形貌的不同而变化。同时通过优化制备工艺,所有溅射气压下制备的AZO薄膜在可见光及近红外范围的平均透过率大于80%,电阻率低于8.5×10-4Ω·cm,可以满足硅基薄膜太阳电池对透明前电极光电性能的要求。     

不同磁控溅射方式制备的C掺杂h-BN薄膜微观结构与导电性研究

采用中频双极脉冲(IFBP)和射频(RF)磁控溅射分别在(100)取向的单晶Si衬底上沉积C掺杂h-BN(h-BN:C)薄膜,随后在95;Ar+5;H2混合气氛中进行700℃退火处理,对其结构、化学组成、元素的化学价态、表面形貌以及导电性进行了分析研究.结果表明:两种溅射方法均成功在Si基片上制备出致密连续的h-BN:C薄膜,其电阻率可低至2.9×104～2.5×105Ω·cm.对比发现两种制备方法中IFBP磁控溅射具有较快沉积速率,制备出的h-BN:C薄膜结构更稳定,结晶性更好;而RF磁控溅射制备的h-BN:C薄膜经700℃退火处理后形成了层状结构.在溅射气氛中掺入一定量H2对提高h-BN:C薄膜稳定性极为重要,而沉积后的低温退火处理更可提高其结晶性和稳定性.     

Er3+,Yb3+:YAl3(BO3)4晶体的光谱性质研究

采用助熔剂法生长了Er3+,Yb3+共掺的YAl3(BO3)4晶体,测量了晶体的室温吸收谱.由此吸收谱,根据JuddOfelt理论计算了Er3+在Er3+,Yb3+:YAl3(BO3)4晶体中的强度参数、自发辐射几率、积分发射截面等参数.强度参数为Ω2=2.44×10-20cm2、Ω4=2.00×10-20cm2、Ω6=6.10×10-20cm2.研究了晶体的荧光特性,并在976nm激光泵浦下得到了上转换绿色荧光.     

Er~(3 ),Yb~(3 )∶YAl_3(BO_3)_4晶体的光谱性质研究

采用助熔剂法生长了Er3 ,Yb3 共掺的YAl3 (BO3 ) 4 晶体 ,测量了晶体的室温吸收谱。由此吸收谱 ,根据Judd Ofelt理论计算了Er3 在Er3 ,Yb3 ∶YAl3 (BO3 ) 4 晶体中的强度参数、自发辐射几率、积分发射截面等参数。强度参数为Ω2 =2 .4 4× 10 -2 0 cm2 、Ω4=2 .0 0× 10 -2 0 cm2 、Ω6=6 .10× 10 -2 0 cm2 。研究了晶体的荧光特性 ,并在 976nm激光泵浦下得到了上转换绿色荧光。     

多晶碘化汞厚膜的生长及其性质研究

采用热壁物理气相沉积法(hot-wall PVD)制备HgI2多晶厚膜,采用XRD、金相显微镜等手段对其进行表征,结果表明多晶HgI2厚膜呈定向(001)晶向生长且晶粒尺寸大小均匀.并分析讨论了不同温度对厚膜生长的影响.通过对其I-V特性的测试表明其具有高的电阻率(达1011Ω*cm)和较好的线性关系.     

高Al组份AlGaN/GaN异质外延材料生长及肖特基势垒二极管制备

采用MOCVD制备了带有AlN插入层的高Al组份AlGaN/GaN异质结构外延材料,在此外延材料的基础上利用磁控溅射Ti/Al/Ti/Au欧姆接触电极,利用EB蒸镀Ni/Au肖特基接触电极制备了AlGaN/GaN SBD,对外延材料和器件的性能进行了相关测试,测试结果表明:器件开启电压约为1.1V,-10 V时反向漏电流小于0.5 μA,反向击穿电压68.3 V,器件具有非常明显的整流特性,同时有AlN插入层的器件的正向、反向特性均优于不带AlN的器件,AlN插入层可以有效地提高器件的性能.     

HgI2晶体最低生长温度的确定

为确定HgI2晶体的最佳生长温度,根据邻位面生长的台阶动力学,推导出HgI2分子在(001)面扩散激活能ESD约为0.33 eV,进而采用物理气相沉积法的基本理论推算了不同升华温度T1下HgI2晶体生长的最低温度Tmin.结果表明,计算结果与实际晶体生长温度基本一致.该结果为HgI2单晶体、多晶薄膜、单晶薄膜沉积工艺的优化提供了依据.     

基于离子束抛光的KDP晶体表面嵌入铁粉清洗研究

磁流变抛光技术是实现KDP晶体超精密加工的新方法,但磁流变液中的铁粉容易嵌入质软的KDP晶体表面.本文提出了利用基于低能离子溅射原理的离子束抛光技术去除KDP表面嵌入的铁粉.利用红外拉曼光谱和白光干涉仪分别分析了低能离子束抛光前后KDP晶体表面物质结构变化和表面粗糙度的变化;结果显示,低能离子束溅射不改变KDP晶体表面的组成结构,并改善了KDP晶体表面质量,因此离子束抛光可用于KDP晶体的加工;利用飞行时间二次离子质谱分析技术分别对单点金刚石车削、磁流变抛光和低能离子束抛光后的KDP晶体表面进行元素分析,结果显示低能离子束抛光可有效去除磁流变抛光在KDP晶体表面嵌入的铁粉.     

ZnO过渡层对Au/Hg3In2Te6肖特基接触特性的影响研究

利用脉冲激光沉积技术在Hg3In2Te6晶体表面制备ZnO过渡层,并对ZnO过渡层进行了表征.结合X射线光电子能谱深度剖析对ZnO/Hg3In2Te6界面元素的化合态进行研究,并通过半导体参数分析仪对Au/ZnO/Hg3In2Te6肖特基接触电学特性进行测试.研究结果表明,采用本实验条件可在Hg3In2Te6晶体表面获得结晶度高、表面粗糙度低,且沿(002)晶面择优生长的ZnO过渡层.同时,ZnO过渡层的引入使Au/Hg3In2Te6肖特基接触的漏电流降低一个数量级,势垒高度提高6.5;.这种现象可能是由于ZnO/Hg3In2Te6界面存在的互扩散使O原子占据了Hg原子空位,从而降低耗尽层中能级缺陷而引起.     

结构缺陷对HgI2晶体光吸收的影响

为研究HgI2晶体结构缺陷与光吸收的关系,测试了晶体的UV和中红外透过光谱.结果表明,波长约为580 nm时,存在着本征吸收限;波长大于580 nm时,随波长增加,晶体对光的吸收减小,透过率达到45;以上;在1000～2500 nm范围内,UV光谱存在四个明显的光吸收带,对应的入射光能量分别为0.79±0.01 eV,0.72 eV,0.57±0.01 eV 和0.53 eV.中红外透过曲线随波长增加而增大,透过率为39;～68;.通过M/HgI2的I～t曲线,采用简单能级模型进一步确认了生长的HgI2晶体存在0.79±0.01 eV和0.72 eV两个陷阱能级.分析认为,HgI2晶体层间的相对移动形成的结构缺陷造成1572.5 nm(0.79±0.01 eV)和1729.2 nm(0.72 eV)处的吸收,晶体缺碘造成2117.5 nm(0.57±0.01 eV)处的吸收和汞空位造成2305.8 nm(0.53 eV)的吸收.在中红外波段,晶体结构缺陷造成了显著的晶格吸收.严格控制原料的化学计量比有利于减少HgI2晶体的结构缺陷,提高晶体的光学性能.     

碘化汞(α-HgI2)晶体生长及其性能表征

利用垂直两温区透明油浴炉,采用升华法成功生长了α-HgI2单晶体.通过对比不同生长阶段晶体生长界面,观察到HgI2晶体在气相生长中存在界面形貌转变.晶体生长初期的生长面呈棱面,然后逐渐转变为圆滑界面.利用XRD、透射光谱以及I-V测试对所生长晶体的性能进行了表征.XRD结果表明所生长的晶体为单相的α-HgI2晶体,晶体的生长方向为[001].紫外-可见-近红外透过光谱分析发现,HgI2晶体的截至波长为580 nm,对应的禁带宽度为2.12 eV,近红外区内透过率约为45;.由于空穴的俘获及陷阱能级作用,在2307.5 nm和1731.4 nm处产生了两个明显的吸收峰.所生长的α-HgI2晶体电阻率约为1011Ω·cm,满足制作核辐射探测器的要求.     

HgO-HI-H2O体系中碘化汞(HgI2)结晶形貌研究

通过氧化汞(HgO)在氢碘酸(HI)溶液中反应实验,研究了HgO-HI-H2O生长体系中反应物浓度的变化对最终HgI2结晶形貌的影响.采用岛津UV-2550紫外可见分光光度计分析了反应体系中离子及配合物的种类;采用LEICA-DM2500P偏光显微镜观察了结晶物质的的宏观生长形貌;利用盒计数法定量表征了HgI2结晶物在衬底表面的覆盖度.结果表明,体系中存在[HgI3]-和[HgI4]2-两种配合物;随着生长体系浓度(HgI2析出速率)的变化,HgI2出现了两种结晶形貌.分析认为,高溶质浓度体系容易形成四方形晶粒,生长形貌主要受晶体结构因素影响;低浓度体系容易形成密枝晶,其形貌主要受分子扩散动力学因素控制.     

反应烧结碳材料表面异质外延生长SiO2晶体的研究

利用高温反应烧结在不同结构碳材料表面热蒸发进行二氧化硅(SiO2)晶体的外延生长.采用X-射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和电子能谱仪(EDS)分析和研究了碳材料表面生成物的物相组成与显微形貌,探讨了SiO2晶体的外延生长机理.研究结果表明,不同结构碳材料表面能外延生长SiO2晶体,但形态不同.在碳纤维表面形成颗粒和短晶须状SiO2晶体,在石墨片上形成凸起团聚状SiO2晶体,而在金刚石表面首先形成了Si-O涂层,然后在Si-O涂层上生长棒状SiO2体.碳材料外延生长SiO2晶体是首先通过热蒸发法使Si沉积到碳材料表面,然后Si与体系中的O反应形成SiO2晶核,在不同结构碳材料表面生长SiO2晶体.