二维GeSe纳米片五族和七族原子掺杂的受主和施主杂质态

采用第一性原理的计算方法研究GeSe纳米片结构掺杂V和VII族元素对其电子结构、形成能和跃迁能级的影响.结果表明：无论是掺杂V族还是VII族元素,体系的形成能均随杂质半径的增加而增加.V族元素掺杂体系的跃迁能级随杂质原子半径的增加而降低,而VII元素掺杂的体系却随杂质原子半径的增加而增加.其中,F、Cl、Br和I的掺杂为n型施主浅能级杂质,而N、P和As掺杂为p型受体深能级杂质.为相关的实验研究提供了理论参考.     

二维GeSe纳米片五族和七族原子掺杂的受主和施主杂质态（英文）

采用第一性原理的计算方法研究GeSe纳米片结构掺杂Ⅴ和Ⅶ族元素对其电子结构、形成能和跃迁能级的影响.结果表明:无论是掺杂Ⅴ族还是Ⅶ族元素,体系的形成能均随杂质半径的增加而增加.Ⅴ族元素掺杂体系的跃迁能级随杂质原子半径的增加而降低,而Ⅶ元素掺杂的体系却随杂质原子半径的增加而增加.其中,F、Cl、Br和I的掺杂为n型施主浅能级杂质,而N、P和As掺杂为p型受体深能级杂质.为相关的实验研究提供了理论参考.     

GaN薄膜的蓝光和红光发射机理研究

由于生长工艺的不完善，非掺杂GaN薄膜中通常存在未知的杂质和缺陷，产生与这些未知杂质和缺陷能级相关的发光。报道了非掺杂GaN薄膜的692nm红色发光．并研究了非掺杂GaN薄膜的蓝、红色发光的发射机理；利用作者提出的吸收归一化光致发光激发光谱，直接测量出了非掺杂GaN薄膜的蓝、红色发光的初始态能级，确定蓝色发光为施主-价带跃迁复合，而红色发光为施主-受主跃迁复合；给出了黄、蓝、红光的发射模型。所取得的结果对于确定未知杂质和缺陷的种类具有重要的参考价值。     

Ⅲ—Ⅴ族化合物发光材料中杂质与缺陷的测量方法

微量的杂质、缺陷或其复合体对半导体的物理性质有明显的影响,它们在禁带中形成浅杂质能级或深能级。本文综述关于浅能级的发光分析方法以及关于深能级杂质态的测量方法。     

纯化的ZnTe的光电研究及对Ⅱ-Ⅵ族半导体的关系

对纯化的未掺杂和再掺杂的ZnTe的边缘光致发光的研究表明:长期以来把一些固有的浅受主归因于双次离化阴离子空位受主或施主受主复合体的观点是不正确的。从束缚激子发光伴线以及从施主受主对发光的激发光谱所揭示的受主和施主激发态正确估计了杂质和能带的参数。     

Fe掺杂对CdS光学特性的影响

采用低压金属有机化学气相沉积技术,在固定源流量的条件下,通过调节衬底温度(270~360℃)生长了不同Fe掺杂浓度的CdS薄膜。光谱测量表明低铁掺杂对CdS晶格振动的影响较小,但对光致发光性质影响较为明显。样品的光致发光谱包括两部分:2.5eV附近带-带跃迁的发光以及2.0~2.4eV之间与缺陷相关的发光。随着铁含量的增加,带-带跃迁逐渐被抑制,发光光谱被缺陷相关的发光主导,同时薄膜的电导也由n型转为p型,说明Fe离子掺入在薄膜引入了受主杂质。通过不同激发密度下的光致发光光谱测量,我们将2.0~2.4eV的发光归结为铁受主相关的D-A对发射,并根据掺杂浓度和发光峰位置估算了Fe受主的能级位置。     

砷化镓铝间接带的发光

研究了掺Sn,Te或Zn杂质的Al_xGa_(1-x)As发光,其中Al组份多,因此谱带跃迁是间接的。观察到属于激子、自由束缚载流子和施主—受主复合的几个发光带。实验数据得出Sn和Te施主“光学”离化能的范围在59±7meV;而对Zn受主则为56±5meV。得到的这些数值是和 AlAs中的类似。     

半导体电子态理论简介(Ⅰ)

随着半导体技术和实验手段的发展,半导体理论也相应地得到了发展.早在六十年代,回旋共振和磁光吸收以及半导体浅杂质研究的同时,产生了半导体有效质量理论[1,2].它不仅弄清了半导体能带结构的细节(如导带极小的位置,价带形状的各向异性,有效质量等等),而且能定量地解释了半导体中浅施主、受主能级位置和性质,磁能级等实验结果.七十年代,表面实验技术,包括各种分析测试手段(如低能电子衍射,光电子谱仪等)使人们对半导体表面结构(弛豫、重构),原子吸附,表面、界面电子态等进行了研究.与此同时。半导体中深杂质态性质的研究(包括深能级瞬态谱、…     

氮化镓纳米粒子的制备及光致发光研究

采用直接氮化法制备出尺寸不同的GaN纳米粒子,分别利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和光致发光（PL）谱测试手段对所制样品进行表征和发光特性的研究。结果表明：所制备的两种GaN纳米粒子直径分别为100 nm和300 nm左右。在GaN纳米粒子的PL谱中,中心在357 nm的发射源于本征发光,中心在385 nm的发射带源于浅施主能级到价带的辐射复合,中心在560 nm左右的发射带源于浅施主能级到深受主能级间的施主-受主对辐射发光。     

GaAs,GaP中的深杂质能级

1、前言 对于半导体中深杂质能级的研究,近年来又重新活跃起来了。尤其是GaAs、GaP等发光材料中的深杂质能级,它决定发光效率的老化特性,对器件应用也很重要。同时由于深杂质能级同晶体缺陷(主要是点缺陷)之间有关系,也是表征晶体质量的参数之一。相对过去只用浅杂质浓度和迁移率来评价晶体的电学特性来说,深杂质能级的测定将会成为今后估价晶体的有力手段,因此,有必要建立可靠而简单的测量方法。 有关深杂质能级的理论研究固体物理领域中很早就进行过,但也有很多不清楚的地方。特别是有关半导体中陷阱中心的量子力学性质还很不清楚。目前还没有关于某些中心是发光还是非发光的理论论述。有关陷阱的中心理论是五十年代碱卤化物中的色心特性,特别是关于     

硅中浅杂质的激光感应光电导谱

首次采用光子能量小于硅中浅受主杂质电离能的可调谐远红外激光器作为激发源,获得了硅中浅受主杂质的光电导谱.可调谐半导体远红外激光器的调谐范围为380～500cm~(-1),光子流密度约10~(18)/cm~2·sec,用双光子跃迁对光电导谱进行了解释.对于Si:Al样品,光电导谱中的双峰分别相应于2P~1和2P~2中间态的双光子共振跃迁.也观察到了双光子透明的反共振现象.     

直流磁控溅射生长(002)择优取向AlN薄膜及其光致发光

采用直流反应磁控溅射法,在玻璃衬底上生长了沿(002)择优取向的AlN薄膜,用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对AlN薄膜结构和表面形貌进行表征,并测量了AlN薄膜在405 nm激光激发下的光致发光(PL)光谱。结果表明,在不同氮气含量条件下生长的AlN薄膜均呈(002)择优取向,薄膜表面呈小颗粒密堆积排列,颗粒尺寸在20 nm左右。不同氮气含量条件下生长的AlN薄膜在550 nm处均有较强的由于V_(Al)能级向价带跃迁引起的缺陷能级发光峰;AlN薄膜在589,614,654 nm处也有较弱的缺陷能级发光峰,随着氮气含量增大,缺陷能级发光峰越来越明显,产生原因分别为O_N-O_N缺陷对向V_(Al)-2O_N产生的复合缺陷能级的跃迁、导带向与氧有关的杂质能级(I_O)间的跃迁以及V_(Al)-O_N深能级向价带的跃迁。     

镧系元素掺杂TiO_2的电子和光学特性的第一性原理计算

基于密度泛函理论的第一性原理局部密度近似法,结合Hubbard U校正(LDA+U),研究了镧系元素掺杂的锐钛矿型TiO_2的取代能、热力学电荷跃迁能级和光学性质.除La之外的所有镧系元素,在掺杂时向主带隙中引入杂质态.所得取代能表明了镧系元素掺杂TiO_2的可行性.同时预测了最佳掺杂比例约为3%,由Ce、Nd、Sm、Gd或Tm掺杂引入的掺杂能级具有负U特性.另外,所得热力学跃迁能级预测了Lu在主带隙内不发生电荷跃迁.算出的光吸收系数表明镧系元素掺杂可使TiO_2具有可见光吸收性能.     

镧系元素掺杂TiO_2的电子和光学特性的第一性原理计算

基于密度泛函理论的第一性原理局部密度近似法,结合Hubbard U校正(LDA+U),研究了镧系元素掺杂的锐钛矿型TiO_2的取代能、热力学电荷跃迁能级和光学性质.除La之外的所有镧系元素,在掺杂时向主带隙中引入杂质态.所得取代能表明了镧系元素掺杂TiO_2的可行性.同时预测了最佳掺杂比例约为3%,由Ce、Nd、Sm、Gd或Tm掺杂引入的掺杂能级具有负U特性.另外,所得热力学跃迁能级预测了Lu在主带隙内不发生电荷跃迁.算出的光吸收系数表明镧系元素掺杂可使TiO_2具有可见光吸收性能.     

氧化锌量子点浅施主能级增强绿色光致发光光谱的实验证明（英文）

利用溶胶-凝胶法制备了粒径在5nm左右的氧化锌量子点,通过测量氧化锌量子点光致发光光谱、吸收光谱以及荧光寿命得到氧化锌量子点绿光光谱可分为两种且对应不同发光机理。较高能量的绿光光谱是电子由导带底跃迁至氧空穴辐射产生的,而较低能量的则归因于电子由浅施主能级跃迁到氧空位,这种浅施主能级能够增强绿光发射且激发光能量稍小于带隙时绿光光谱相对强度达到最大。其次,实验得到氧化锌量子点的蓝光光谱是由于激发电子从锌间隙能级跃迁至价带产生。该研究提出并分析了氧化锌量子点绿光光谱的两种发光机制,可为其在光学方面的应用提供参考。     

氧化锌量子点浅施主能级增强绿色光致发光光谱的实验证明

利用溶胶-凝胶法制备了粒径在5 nm左右的氧化锌量子点,通过测量氧化锌量子点光致发光光谱、吸收光谱以及荧光寿命得到氧化锌量子点绿光光谱可分为两种且对应不同发光机理。较高能量的绿光光谱是电子由导带底跃迁至氧空穴辐射产生的,而较低能量的则归因于电子由浅施主能级跃迁到氧空位,这种浅施主能级能够增强绿光发射且激发光能量稍小于带隙时绿光光谱相对强度达到最大。其次,实验得到氧化锌量子点的蓝光光谱是由于激发电子从锌间隙能级跃迁至价带产生。该研究提出并分析了氧化锌量子点绿光光谱的两种发光机制,可为其在光学方面的应用提供参考。     

Cu与非金属双受主能级协同作用对TiO2光学特性的影响

采用基于密度泛函理论（DFT）体系下的第一性原理平面波超软赝势方法,研究纯锐钛矿相TiO₂在3d金属杂质Cu与非金属杂质C、N、F单掺及共掺情况下受主能级的协同作用.模拟计算掺杂前后的晶体结构、结合能、缺陷形成能、能带结构、分态密度及光学性质.结果发现：Cu-N共掺杂体系和Cu、N单掺杂体系对可见光的利用比其它体系好.Cu-N共掺体系与Cu、N分别单掺体系相比,有更小的禁带宽度,且浅受主能级上出现了更大的态密度分布.对光学性质的研究发现,Cu-N共掺体系有最高的吸收系数和反射率,因此,该体系对可见光的利用效果最好.其原因是Cu与N元素分别产生受主能级协同作用导致对可见光的响应效果最理想.     

镧系元素掺杂TiO_2的电子和光学特性的第一性原理计算

基于密度泛函理论的第一性原理局部密度近似法,结合Hubbard U校正(LDA+U),研究了镧系元素掺杂的锐钛矿型TiO_2的取代能、热力学电荷跃迁能级和光学性质.除La之外的所有镧系元素,在掺杂时向主带隙中引入杂质态.所得取代能表明了镧系元素掺杂TiO_2的可行性.同时预测了最佳掺杂比例约为3%,由Ce、Nd、Sm、Gd或Tm掺杂引入的掺杂能级具有负U特性.另外,所得热力学跃迁能级预测了Lu在主带隙内不发生电荷跃迁.算出的光吸收系数表明镧系元素掺杂可使TiO_2具有可见光吸收性能.     

微纳跨尺度ZnO结构的紫外发射机理研究

利用气相输运的方法在Si(100)衬底上生长了ZnO的微纳跨尺度结构.扫描电镜照片可以明显地看到样品表面为椎顶六角微米柱-纳米棒的复合结构.样品在室温下的光致发光谱出现了很强的紫外发射峰,没有观察到与杂质或缺陷相关的深能级发射,表明样品有很好的光学质量.通过详细的研究样品的紫外发射谱与温度(83—307K)的依赖关系,发现在室温下样品的近带边发射包含两个部分,分别与自由激子发射和自由载流子到施主(受主)的跃迁(FB跃迁)相关,这个施主(受主)束缚态的离化能为124.6meV. 关键词： ZnO微纳跨尺度结构 光致发光谱 自由载流子到施主(受主)的跃迁 自由激子发射     

集成电路中的物理问题讲座 第七讲 硅中杂质的物理行为

在化学元素周期表中,已观察到许多元素在硅中能形成电子能级.它们作为硅中的杂质,其物理行为目前只有很少数的几种(例如B,P,As等)为人们所了解,而对周期表中的绝大多数元素在硅中的物理性质研究得还远远不够. 本文根据现有的工作,论述一些杂质在硅中的物理行为. 一、Ⅲ族(B,Al,Ga)及V族 (P,As,Sb)元素 众所周知,Ⅲ,V族元素是硅中最重要的杂质.它们在硅中分别是受主和施主杂质,并在硅禁带中引入浅能级:受主能级比价带顶高上EA,施主能级则比导带底低 ED 表1列出了硅中Ⅲ,V族杂质电离能的测量值.实验测量表明,Ⅲ,V族杂质在硅中的电离能…