非晶态硒砷薄膜的光电导性

一、引 言 非晶态硒具有良好的光电导特性,已在静电复印和彩色电视摄象中得到广泛的应用[1-3].随着应用的发展,对其光电导性亦提出了更高的要求,目前多采用硒合金来改进其光电导性的[1,4,5]. 鉴于非晶态硒基材料的组份对其载流子传输特性具有很大影响,且直接影响其光电导性[1,4-8].本文针对非晶态硒基材料的应用,研究了硒砷薄膜中砷含量对其暗电阻率、光电导灵敏度、光谱灵敏度和光电流与光强关系的影响.实验结果表明,薄膜中砷含量对非晶态硒砷薄膜的光电导性具有重要影响. 二、原理和方法 光电导灵敏度的各种特性。是通过测定一定尺寸样品…     

纳米硅薄膜

非晶态硅薄膜是当前重要的人工功能材料,它具有亚稳态结构,具有一系列不同于晶态硅的特征.十余年来,用非晶硅薄膜材料已研制成各种类型的非晶态半导体新器件[1].然而,由于这种材料本身还存在一些弱点,如结构上的亚稳状态及不稳定性,工艺上不易做到很好的重复,有较强的光感生效应及热不稳定性;迁移率及载流子寿命远低于晶态硅等,因而它的进一步开发和应用受到了限制. 如何改进非晶硅薄膜材料的性能、质量以及寻求提高迁移率、载流子寿命这些重要参数是当务之急.近几年,国外不少研究工作又重新回到探索和改进非晶硅薄膜材料性能上来,从薄膜沉…     

用X射线衍射法测定非晶态金属的结构

自从1960年前后 Pol Duwez[1]发展了由液态快速冷却金属的技术之后,非晶态金属和合金的研究引起国内外的广泛重视.目前已有近百种金属和合金可以具有非晶态的结构[2].非晶态合金的许多物理性质与晶体有显著差别.有些非晶态合金具有优异的力学性能、磁性或其他特性,这就为研制新材料提供了新的途径.非晶态材料的多种物理性质是与它的微观结构密切相关的,因此非晶态的结构研究是研究这类材料的重要方面. 非晶态结构的实验研究和测定,主要是用衍射分析法,即使用波长与原子间距相近的X射线、电子或中子来照射样品,考察其相干散射的空间分布.得…     

用恒定光电导分析非晶硅薄膜的次带吸收

表1列出测量薄膜样品吸收系数的几种方法.对于1μm左右的非晶硅,当吸收系数 a<10-2cm-1时,透射法因受到测量精度的限制不再适用.由于非晶硅是良好的光电导体,用光电导分析法延长其低吸收区.是一种简便方法. 一、用恒定光电导法测低 吸收区吸收系数的原理 当光电导体吸收了一定能量的光子后,产生非平衡的电子-空穴对,这种光生载流子提供给回路的电流就是光电流.所以,当吸收的光子数与光电流成正比时,就可以通过光电导测量得到材料的吸收系数.具有欧姆接触的光电导率可写为其中分别为光生电子,空穴浓度,μn和μp分别为电子和空穴的扩展态迁移…     

非晶态物理讲座 第一讲 非晶态材料的结构

1960年 Pcl Duwez等用喷枪法获得非晶态Au-Si合金以来,金属玻璃的研究取得了显著的成绩.近几年来,非晶硅太阳能电池等方面取得的进展,引起了许多科学工作者对非晶态材料注意.本来自然界中就存在天然的非晶态材料,如火山熔岩冷却中形成的某些玻璃态物质.人类制造和使用氧化物玻璃已有悠久的历史.约四十年前,人们用真空蒸发、溅射、电解等方法也得到过某些金属的非晶态薄膜.塑料等材料问世后更大大增加了人们使用的非晶态材料的品种.可是从科学发展的过程看,以前人们对固态材料的研究主要集中在晶体,从理想晶体开始逐渐发展到对各种晶体缺陷…     

非晶态合金与氢相互作用的研究进展

非晶态合金在力学性能、耐磨耐蚀性、磁性等方面比传统晶态合金具有显著优势,是一类有优良应用前景的新型结构与功能材料.非晶态合金与氢相互作用可以产生很多有趣的物理化学现象和应用.本文从物理基础和材料应用两个方面评述非晶态合金和氢相互作用的研究进展,在物理基础研究方面,从氢在非晶态合金中的存在状态出发,讨论氢在非晶态合金中的溶解、分布、占位和扩散等相关物理问题,进而分析氢对非晶态合金的热稳定性、磁性、内耗、氢脆等的影响.在材料应用研究方面,对非晶态储氢合金、非晶态合金氢功能膜、吸氢改善非晶态合金的塑性和玻璃形成能力、氢致非晶化、利用非晶态合金制备纳米储氢材料等方面的研究进展进行评述.最后总结并展望有关非晶态合金与氢相互作用的研究和应用.     

高灵敏度的低温量热原理及其在吸收谱测量中的应用

能隙中态密度的分布状况对晶态或非晶态半导体的电学和光学性质影响很大[1].研究半导体材料能隙中态密度分布的最直接和最简单的方法是测定它们的吸收光谱.但是,当光子能量低于吸收边以后,样品的吸收系数变得很小.加上大多数非晶态半导体材料样品的厚度为微米量级,它们对光的吸收量就更小了,用通常的测量方法很难测出它们的吸收谱[2].我们利用低温量热原理在波长为 0.4—5.2μm的范围内直接测定了a-SiHx的吸收谱,研究了氢含量对非晶态硅能隙中态密度的影响[3]. 一、高灵敏度的低温量热原理 一个质量为m、比热为c的样品吸收了能量Q后产生的…     

非晶态多层调制膜

一提起超晶格或多层调制膜,人们自然会联想到超高真空技术和分子束外延设备.这对经费不多的研究工作者来说,只能望洋兴叹.近几年来,随着非晶半导体薄膜材料及器件的迅速发展,许多实验室已经可以获得高质量的非晶硅(氢)薄膜.其带隙态密度低于1016/cm3.在这个领域内领先的实验物理学家们又获得了令人惊奇的新成就──非晶态多层调制膜及其器件研制成功.它既不需要昂贵的设备,也不需用十分复杂的技术.由于非晶态多层调制膜具有可控制的周期性组分,又可以淀积在预先加工成型的衬底上,所以它已成功地用于斯坦福大学同步辐射光源和医疗方面作为X…     

Cu2ZnSnS4晶界性质与光伏效应的第一性原理研究

本文应用第一性原理电子结构计算方法研究了锌黄锡矿Cu₂ZnSnS₄ (CZTS)晶界的性质: 包括微结构和电子结构及其对光伏效应的影响. 计算结果表明: 从p-n结区扩散过来空穴可以翻越一定势垒后被晶界俘获, 晶界进一步提供载流子扩散的快速通道, 使得这些空穴可以快速运动到阳极. 少数载流子电子在晶界中心区附近感受到很高的静电势垒, 但其高势垒两侧存在的势阱可以束缚少量电子. 对多数载流子空穴, 晶界中心则是势阱, 势阱两边有阻止空穴扩散到晶界中心的势垒. 由于CZTS晶体的易解理面是(112), 晶界面与(112)面平行的扭转晶界∑ 3^*[221]和∑ 6^*[221] 等不破坏原有晶体的基本结构, 它们的晶界能很小, 而且其电子结构与晶体内部基本相同, 因此尽管它们大量存在于CZTS材料中, 但是对材料性质仅有很小的影响. 通过比较晶体、晶界、空腔的表面和纳米棒的电子结构和光吸收系数, 我们可以看出: 这些微结构会在带隙内引入新的能级(复合中心), 同时高的孔隙率会降低(大于1.3 eV)光的吸收系数, 因此提高CZTS薄膜的致密度是提高CZTS太阳能电池效率关键.     

关于硫系非晶态半导体GeTeSSb的电导机理问题

硫系非晶态半导体Ge15TE81S2Sb2材料的玻璃转变温度Tg为123—127℃[1-4].第一个晶化峰温度Tc1为196—201℃[1,2],此时材料内有Te晶体析出.第二个晶化峰温度Tc2为216℃,此时材料内有GeTe晶体析出[1].当温度超过Tg点后,材料内键链将进行调整,键角将发生偏转,从而结构将松动,故Tg点后材料的结构有较大的变化.该材料的薄膜样品之Tg,丁c1和 Tc2温度都比块状样品要低一些, 陈光华等人[5]认为扩展态电导机理的温度范围分别是162℃(块体)与182℃(薄膜)到227℃之间.此温度范围已超过了Tg,也超过了Tc2。 材料内有大量的Te,GeTe晶体析出,发生了…     

合金中的准晶态

长期以来,认为金属合金只有两种组态,即晶态和非晶态.最近用电子衍射、x射线衍射和电子显微术方法,在快冷铝锰合金(含锰14%原子比)中发现了一种既不是晶体,也不是非晶体的亚稳相[1].其外貌近似于球形,尺寸可达2μm,嵌锒在面心立方铝晶体中,如同晶体多中心地成核于残存液相固体之中.从不同角度拍摄的电子衍射图上,可以看到六个五次轴、十个三次轴或十五个二次轴,并确定了此相属m35点群.因五次对称轴与平移对称性相矛盾,故此相不同于晶体,但又与晶体有类似之处,故称为准晶体.根据理论计算,理想的二十面体准晶体可以给出有五次对称性的电子衍射…     

第六届全国非晶态材料和物理学术讨论会、第三届冶金部非晶态材料及应用学术讨论会会议简讯

中国物理学会非晶态专业委员会和中国金属学会精密合金学会于1991年12月3日至10日在广西桂林市举行了第六届全国非晶态材料和物理学术讨论会和第三届冶金部非晶态材料及应用学术讨论会.来自全国有关科研院所、高等学校、生产厂家、刊物出版、管理部门的220余名代表参加了会议. 本次会议共收到来稿近300篇,其中特邀报告10篇.来稿内容充分反映了近几年我国非晶态材料和物理研究的水平和成果.本次会议分三个组,就非晶态半导体材料和性能,半导体多层膜,非晶硅基合金的物性,非晶硅太阳能电池及应用;非晶态金属合金的制备工艺、性能研究和开发应用…     

凝胶法生长KIO_3·KCl·HIO_3,KH(IO_3)_2和KIO_3晶体

碘酸钾(KIO3)晶体因其非线性光学系数大和具有强的电光效应[1,2],早已引起了人们的注意.碘酸氢钾[KH(IO3)]晶体在常温、常压下已发现有四种变体,属于正交晶系的两种变体有电光效应[3,4].然而,由于在KIO3-HIO3-HP体系中相关系复杂,晶体的溶解度小.易形成李晶.因此以往用水溶液法和水热法生长这些晶体的实验均未获得大块单晶体.我们采用凝胶法研究这些晶体的生长规律,获得了新的结果. 参照文献[5一7],我们应用玻璃试管三层扩散法这一最简便的实验装置(图1),将室温下比重为1.0760的偏硅酸钠(NazsiO。·gHZO)溶液与3m(重量克分子浓度)的…     

红外探测器的新型材料——HgCdTe晶体的生长和应用

H—VI族化合物HgTe与CdTe能无限无溶,形成赝二元系合金Hgl-xCdxTe(以后简称HgCdTe)晶体材料.组分x可以从零到1.材料的物理性质随组分x的变化可连续地从半金属改变到半导体.利用HgCdTe材料制作的红外探测器,有很宽的波长覆盖,它的特点是:介电常数小、光吸收系数大、电子-空穴迁移率比高等.这种晶体是目前最有发展前途的一种红外探测器材料[1]. 一、HgCdTe晶体研究的崛起 五十年代后期以来,随着对环境温度探测的需要,人们希望能得到一种红外材料,它既能响应 8—14μm的红外波段,又能在77K以上温区工作.这就要求这种材料能具有类似InS…     

碘化汞(HgI_2)晶体及其应用

自七十年代初Willing等首先用HgI2晶体制成室温半导体核探测器[1]以来,迄今在该晶体的生长和应用等方面都取得了很大进展.美国生长HgI2单晶已初具规模[2],Iwanczyk等报道长出的单晶达700g,并制出活化面积达4cm2的光电探测器[3].近年来,已制出 17cm2×1.5cm的大体积r射线探测器[4].并对此材料进行了更加深入全面的研究[2,5,6]. HgI2是H-VII族化合物半导体.常温下为红色透明的层状结构的四方晶系晶体.其禁滞宽度大(2.14 eV),体暗电阻大(>1013Ω·cm),电流小(在电场高达 104V/cm也不击穿),组元原子序数高(80和53),密度大(6·4g/cm3),所以…     

直接Z型CdO-CdS纳米棒阵列的制备及其光电催化性能研究（英文）

本文通过简单的水热法制备了一种CdO-CdS-维纳米棒阵列,并系统地研究了材料的结构、形貌及其光电化学性质和产氢活性.所得纳米棒为直径100至200 nm的六方柱.通过优化煅烧温度和时间得到了该实验条件下光电催化性能最优的样品.在0 V vs.Ag/AgCl偏压下,CdO-CdS光电流密度为6.5mA/cm~2,光电催化产氢活性为240μmol·cm~(-2)·h~(-1),几乎是纯CdS的2倍.该体系的光电催化性能超过了许多己报道的相似体系.根据材料结构和光电化学性能表征结果,提出了直接z型光催化机理,该机理可以很好地解释光致载流子的高分离效率和优异的氧化还原性能.     

非晶态磁性理论综述

研究非晶态磁性理论是近几年才真正开始的.随着对非晶态磁性材料的研究日益深入,应用前景越来越明显,提出了从理论上阐明非晶态材料中磁相互作用和磁性现象特点的要求.更广泛地从整个固体物理的发展上看,从过去对晶体的研究,到对非晶态材料的各种物理性质,如半导性、超导性、磁性等的研究,是固体物理发展的重要方面.过去的固体理论中,晶体的点阵结构可以说是一个很重要的基础.然而现在的实验和理论都表明,对于许多物理性质,这种结构都不是决定性的条件,例如非晶态材料中同样可以形成能带结构,出现超导性、铁磁性或反铁磁性.因此,研究非晶态…     

微量硼掺杂非晶硅的瞬态光电导衰退及其光致变化

利用EG&G的瞬态分析测试仪对微量硼掺杂的高氢稀释非晶硅薄膜的瞬态光电导作了测量,并研究了长时间曝光处理对瞬态光电导的影响.发现薄膜的瞬态光电导衰退可以用双指数函数来拟合,说明在样品的光电导衰退过程中有两种陷阱在起作用,估算了陷阱能级的位置.曝光处理后样品的光电导和暗电导不仅没有下降,而且还有所上升,薄膜的光敏性有所改善.很可能曝光过程引起了硼受主的退激活,导致费米能级向导带边移动,使有效的复合中心减少,样品的光电导上升. 关键词： 非晶硅 瞬态 光电导 光致变化     

载流子选择性接触:高效硅太阳电池的选择

太阳电池可看成由光子吸收层和接触层两个基本单元组成,接触层是高复合活性金属界面和光子吸收层之间的区域.为了进一步提高硅太阳电池的转换效率,关键是降低光子吸收层和接触之间的复合损失.近年来,载流子选择性接触引起了光伏界的研究兴趣,其被认为是接近硅太阳电池效率理论极限的最后的障碍之一.本文分析了三种类型的载流子选择性接触:在光子吸收层与金属界面之间引入薄的重掺杂层,即所谓的发射极或背面场;利用两种材料之间的导带或价带对齐;利用高功函数的金属氧化物与晶硅接触从而在晶硅中感应能带弯曲.基于一维太阳电池模拟软件wx AMPS,模拟了扩散同质结硅太阳电池[结构为(p~+)c-Si/(n)c-Si/(n~+)c-Si]、非晶硅薄膜硅异质结太阳电池[结构为(p~+)a-Si/(i)a-Si/(n)c-Si/(i)a-Si/(n~+)a-Si]和氧化物薄膜硅异质结太阳电池[结构为(n)MoO_x/(n)c-Si/(n)TiO_x]暗态下的能带结构和载流子浓度的空间分布,其中c-Si为晶硅;a-Si为非晶硅;(i),(n)和(p)分别表示本征、n型掺杂和p型掺杂.模拟结果表明:载流子选择性接触的核心是在接触处晶硅表面附近形成载流子浓度空间分布的不对称进而使得电导率的不对称,形成了对电子的高阻和空穴的低阻或者对空穴的高阻和电子的低阻,从而让空穴轻松通过同时阻挡电子,或者让电子轻松通过同时阻挡空穴,形成空穴选择性接触或者电子选择性接触.     

离子注入法制备非晶态合金

一、前 言 非晶态金属具有特异的结构[1]和性能[2],当前已引起材料科学技术工作者的广泛兴趣.非晶态金属的形成和稳定性的研究是凝聚态物理学的一个重要方面.至今制备非晶金属的方法有气相沉积法(冷却速率1015K/sec),液态急冷法(冷却速率10～6-10～9K/sec)和激光上釉法(冷却速率 109K/sec).这些方法的一个共同特点是将特定成分的气相或液相的金属合金急速的冷却,使原气相或液相物质的杂乱无章的原子排列还未来得及有序化成晶体状态之前就凝成固相,从而呈现为非晶态. 随着物理学的进展,最近的试验研究表明,用离子注入的方法也可以制成非晶…