石墨烯/硅肖特基太阳能电池的光电特性

以甲烷作为反应气体,利用化学气相沉积法在硅衬底表面上沉积石墨烯薄膜,制备了石墨烯/硅肖特基太阳能电池.利用原子力显微镜和拉曼光谱观察了石墨烯薄膜的表面形貌,并用紫外-可见光光谱仪和光-电流测试仪器研究了石墨烯样品和太阳电池的光电特性.实验结果表明:制备的石墨烯薄膜厚度为几个原子层,薄膜表面均匀,并具有良好的电学特性,石墨烯/硅太阳能电池的能量转换效率可达3.7%.     

柔性衬底上ALD法低温制备的ZnO薄膜的光学和电学特性(英文)

以二乙基锌和水分别作为金属前驱体和反应物,利用原子层沉积方法(ALD)在柔性衬底上生长ZnO薄膜,讨论了生长温度对薄膜特性的影响。用AFM、XRD和HALL等对薄膜的表面形貌、晶体结构和电学性质进行表征,并且用PL光谱表征了其光学特性。实验结果表明,随着生长温度(低温下)的升高,薄膜的晶体质量和光学特性得到改善。当生长温度为170℃时,薄膜呈现良好的c轴择优取向,且具有较高的电子浓度(5.62×1019cm-3)和电子迁移率(28.2 cm2·V-1·s-1)。     

高质量大面积石墨烯的化学气相沉积制备方法研究

石墨烯因其奇特的能带结构和优异的物理性能而成为近年来大家研究的热点, 但是目前单层石墨烯的质量与尺寸制约了其实际应用的发展. 本文采用常压化学气相沉积(CVD)方法, 基于铜箔衬底, 利用甲烷作为碳源制备了高质量大面积的单层与多层石墨烯. 研究发现: 高温度、稀薄的甲烷浓度、较短的生长时间以及合适的气体流速是制备高质量、大面积石墨烯的关键. Raman光谱, 扫描电子显微镜、透射电子显微镜等表征结果表明: 制备的石墨烯主要为单层, 仅铜箔晶界处有少量多层石墨烯. 电学测试表明CVD制备的石墨烯在低温时呈现出较明显的类半导体特性; 薄膜电阻随外界磁场的增大而减小.     

基于化学气相沉积方法的石墨烯-光子晶体光纤的制备研究

本文利用常压化学气相沉积方法,在光子晶体光纤内孔壁上直接生长石墨烯薄膜,实现了石墨烯-光纤复合材料的直接制备.研究发现光纤中石墨烯层数和缺陷主要受生长温度、生长时间以及甲烷流量等参数影响.拉曼光谱和扫描电子显微镜等表征结果表明:石墨烯在光子晶体光纤孔内的生长均匀性良好,适当的高温、较长的生长时间以及合适的甲烷流量有利于生长高质量的石墨烯.石墨烯-光子晶体光纤复合材料的制备,对基于光纤平台的石墨烯光电器件的研究、开发和应用有着重要的推动作用,也为石墨烯全光纤集成应用提供了新的思路.     

单层石墨烯场效应晶体管制备及低温导电特性北大核心CSCD

采用化学气相沉积法(CVD)制备单层石墨烯,将其转移到300nm厚的SiO_2/Si衬底上.通过真空蒸镀法在石墨烯表面沉积Au电极,获得SiO_2/Si背栅石墨烯场效应晶体管,对其进行低温导电特性的测试.结果表明,背栅石墨烯场效应晶体管呈双极导电性,并表现出P型导电特性.室温下器件的电子迁移率为3478cm^2/V.s,开关比(on/off)为1.88.在低温下器件的电子迁移率降至2913cm^2/V.s,开关比上升到2.53,狄拉克点左移,P型掺杂效应减弱,温度对器件起到调制作用.     

单层石墨烯场效应晶体管制备及低温导电特性

采用化学气相沉积法(CVD)制备单层石墨烯,将其转移到300nm厚的SiO_2/Si衬底上.通过真空蒸镀法在石墨烯表面沉积Au电极,获得SiO_2/Si背栅石墨烯场效应晶体管,对其进行低温导电特性的测试.结果表明,背栅石墨烯场效应晶体管呈双极导电性,并表现出P型导电特性.室温下器件的电子迁移率为3478cm~2/V.s,开关比(on/off)为1.88.在低温下器件的电子迁移率降至2913cm~2/V.s,开关比上升到2.53,狄拉克点左移,P型掺杂效应减弱,温度对器件起到调制作用.     

石墨烯射频器件研究进展

石墨烯因具有优良的电学特性,在半导体行业中受到广泛关注,特别因其具有超薄的结构和极高的载流子迁移率,为解决短沟道效应提供了可能,并且在高速电子领域具有应用前景.近年来,使用石墨烯作为沟道材料制备射频晶体管及射频电路是发挥石墨烯材料优势的一个重要研究方向.制造高性能的射频器件,首先要制备出高性能的石墨烯材料.在金属衬底上沉积均匀的单层石墨烯材料或者在绝缘衬底上外延生长单层、双层石墨烯材料都是获得高质量石墨烯材料的常用方法.器件结构及工艺流程的设计也是提升晶体管射频性能的重要因素,多指栅结构、T型栅结构、埋栅结构以及自对准工艺的发展能够有效改善石墨烯射频晶体管的截止频率及最大振荡频率.石墨烯晶体管独特的电学特性使得其除了可以构造与其他半导体材料电路相似的射频电路结构,还可以构造出功能完整并且结构更加简单的新型射频电路结构.     

WC-Co硬质合金表面石墨烯沉积生长分子动力学仿真研究

对碳原子在硬质合金(WC-Co)表面的自组装及石墨烯生长过程进行了分子动力学模拟.揭示石墨烯生长中的碳原子沉积、不同长度碳链形成,以及碳链向多边形转变和石墨烯缺陷愈合及自修复过程.研究温度和碳沉积速率对高质量石墨烯生长的影响.模拟结果发现,低温生长的石墨烯缺陷较多,质量较低;高温有助于石墨烯生长,但是高温会对基底造成损伤,使生长的石墨烯表面平整度降低.较高的沉积速率,获得较高的石墨烯形核率,分布较为均匀,但是存在较多的缺陷,而低的沉积速率有助于碳原子的迁移,导致碳原子出现团聚,降低石墨烯质量.因此,选择合适的沉积温度和沉积速率有助于生长高质量石墨烯.仿真优化参数即沉积温度为1300 K,沉积速率为10 ps/C时,生长的石墨烯表面平整度较高(RMS=1.615),且保持着数目较多的基本单元(N=71),质量较好.     

热沉积法制备纳米二硫化钼薄膜及其光电特性研究

以M oS2粉末为原料,以氩气为携载气体,在400～600℃温度范围内利用热蒸发方法在硅衬底表面制备了不同厚度的M oS2薄膜．利用X射线衍射和扫描电子显微镜分析了M oS2薄膜的结构和表面形貌,发现M oS2薄膜由多晶M oS2粒子组成,颗粒均匀,平均纳米颗粒尺寸约为60 nm ．利用紫外可见光光谱仪测量了其吸收特性,发现样品在720 nm附近有很强的吸收．应用霍尔效应和伏安法研究了M oS2/Si样品的接触特性和电子的运输特性,发现该异质结具有良好的整流特性,即正向电压下电流随电压呈指数增长,而在反向偏压下漏电流很小,电子迁移率可达到6．730×102 cm2/（V · s）．实验结果表明MoS2薄膜具有良好的电学特性,可用来制备晶体管和集成电路等器件．     

衬底温度对ITO薄膜及黑硅SIS型太阳电池性能影响

结合反应离子刻蚀法和掩膜法在n型硅片表面制备出圆锥状结构黑硅,利用湿法氧化法在硅片表面氧化出一层超薄SiOx,采用磁控溅射法在其表面沉积一层掺锡氧化铟(IndiumTinOxide,ITO)薄膜,在黑硅衬底上制备出ITO/SiOx/n-Si太阳电池。通过硅片表面纳米结构,增加光吸收,进而提高电池转化效率。研究结果表明,在不同衬底温度下沉积ITO时,薄膜都呈现出了良好的光学和电学性能.250℃时,ITO薄膜性能最优,在400~1 000nm波长范围内,平均透过率达到93.1%,并展现出优异的电学性能.通过优化H_2O_2预处理时间,减小了SiOx层中氧空位缺陷,SIS电池短路电流得到明显提高,从未处理前的26.84mA/cm2提升到经H_2O_2处理15min后的34.31mA/cm2.此时,电池性能最优,转化效率达到3.61%.     

基于分子动力学模拟的铜晶面石墨烯沉积生长机理

化学气相沉积法是大面积、高质量石墨烯沉积制备实践中的重要方法.本文采用分子动力学仿真技术,模拟了利用化学气相沉积法在铜(111)晶面制备石墨烯的过程,研究揭示了石墨烯在铜(111)晶面上的微观生长机理.研究结果表明:石墨烯的沉积生长可描述为第一阶段的二元碳、三元碳和碳链形成阶段,以及第二阶段的碳环生成以及缺陷愈合阶段.研究发现沉积过程中的高温能够给碳原子提供足够的能量,使其越过两个阶段之间的能量障碍,实现石墨烯的沉积生长.探究了温度与碳沉积速率对石墨烯的影响,发现温度的影响主要体现在石墨烯的缺陷以及表面平整度两个方面.在1300 K的温度下生长的石墨烯缺陷较少,平整度最好.碳沉积速率会影响石墨烯生长过程中出现的缺陷,仿真获得了石墨烯最佳表面平整度时的碳沉积速率为5 ps^–1.本文的研究结果对铜基底表面化学气相沉积法制备石墨烯的实际应用具有指导意义.     

沉积温度和快速退火对磁控溅射法制备的AZO薄膜性能的影响

探究了不同衬底温度下由磁控溅射法制备的氧化锌掺铝(AZO)薄膜的结构、光学和电学性能,以及快速退火处理对样品电学性能的改善作用.实验结果表明:随着衬底温度的升高,薄膜样品的载流子浓度、霍尔迁移率和电导率提高,并在400℃附近达到较好水平,但高温的衬底沉积出的样品薄膜的XRD图谱半高全宽相对于低温衬底并没有明显变小.测量退火处理后的样品薄膜的电学性质,发现短时间的真空退火能改善低温沉积的AZO薄膜的电导率,与提高衬底温度有类似的改善效果,700℃的退火温度能达到最好效果.     

AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管肖特基高温退火机理研究

在不同应力条件下,研究了AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管高温退火前后的电流崩塌、栅泄漏电流以及击穿电压的变化.结果表明,AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管通过肖特基高温退火以后,器件的特性得到很大的改善.利用电镜扫描(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)对高温退火前、后的肖特基接触界面进行深入分析,发现器件经过高温退火后,Ni和AlGaN层之间介质的去除,并且AlGaN材料表面附近的陷阱减少,使得肖特基有效势垒提高,从而提高器件的电学特性. 关键词： AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管 肖特基接触 界面陷阱     

退火温度和Ga含量对溶液法制备InGaZnO薄膜晶体管性能的影响

采用溶液法在玻璃衬底上制备InGaZnO薄膜,并以InGaZnO为沟道层制备底栅顶接触型薄膜晶体管,研究了退火温度和Ga含量对InGaZnO薄膜和晶体管电学性能的影响.研究表明,退火可以明显改善溶液法制备InGaZnO薄膜晶体管的电学性能.退火温度的升高会导致薄膜晶体管阈值电压的负向漂移,并且饱和迁移率和电流开关比增大.X射线光电子能谱测量表明,随退火温度的增加,InGaZnO薄膜表面吸附氧减少,沟道层中氧空位增多导致电子浓度增大.退火温度为380?C时,晶体管获得最佳性能.饱和迁移率随Ga含量的增加而减小.In:Ga:Zn摩尔比为5:1.3:2时,晶体管达到最佳性能:饱和迁移率为0.43 cm~2/(V·s),阈值电压为1.22 V,开关电流比为4.7×10~4,亚阈值摆幅为0.78 V/decade.     

Si(001)基片上反应射频磁控溅射ZnO薄膜的两步生长方法

利用反应射频磁控溅射技术，采用两步生长方法制备了ZnO薄膜，探讨了基片刻蚀时间和低温过渡层沉积时间对ZnO薄膜生长行为的影响.研究结果表明，低温ZnO过渡层的沉积时间所导致的薄膜表面形貌的变化与过渡层在Si(001)表面的覆盖度有关.当低温过渡层尚未完全覆盖基片表面时，ZnO薄膜的表面岛尺度较小、表面粗糙度较大，薄膜应力较大；当低温过渡层完全覆盖Si(001)基片后，ZnO薄膜的表面岛尺度较大、表面粗糙度较小，薄膜应力较小.基片刻蚀时间对薄膜表面形貌的影响与低温过渡层的成核密度有关.随着刻蚀时间的增加，ZnO薄膜的表面粗糙度逐渐下降，表面形貌自仿射结构的关联长度逐渐减小. 关键词： ZnO薄膜 反应射频磁控溅射 两步生长 形貌分析     

离子凝胶薄膜栅介石墨烯场效应管

在石墨烯场效应晶体管栅介结构中引入具有良好电容特性或极化特性的材料可改善晶体管性能.本文采用化学气相沉积制备的石墨烯并以PVDF-[EMIM]TF2N离子凝胶薄膜(ion-gel film)作为介质层制备底栅型石墨烯场效应管(graphene-based field effect transistor, GFET),研究其电学特性以及真空环境和温度对GFET性能的影响.结果表明离子凝胶薄膜栅介石墨烯场效应晶体管表现出良好的电学特性,室温空气环境中,与SiO_2栅介GFET相比, ion-gel膜栅介GFET开关比(J_(on)/J_(off))和跨导(g_m)分别提高至6.95和3.68×10~(–2) mS,而狄拉克电压(V_(Dirac))低至1.3 V;真空环境下ion-gel膜栅介GFET狄拉克电压最低可降至0.4 V;随着温度的升高, GFET的跨导最高可提升至6.11×10~(–2) mS.     

金刚石晶界辅助石墨烯沉积的成核机理仿真

石墨烯在新基材上的生长一直是被关注的焦点,而在以金刚石多晶体为基底沉积石墨烯的成核机理方面的研究对石墨烯大规模的制备具有重要的现实意义.本文采用反应性分子动力学仿真技术,模拟了镍催化双晶金刚石辅助石墨烯沉积生长的过程,研究了金刚石晶界对石墨烯成核生长过程中动力学行为的影响.研究结果表明晶界碳原子可作为补充碳源扩散至镍自由表面,参与石墨烯的成核生长.论文探究了温度对碳原子扩散行为的影响,发现当沉积温度为1700 K时,利于晶界碳原子在镍晶格中扩散,有效提高石墨烯成核密度;探究了沉积碳源流量对石墨烯表面质量影响,发现1700 K下采用较低的碳沉积速率1 ps–1有利于获得最佳的石墨烯表面质量.本文的研究结果不仅为金刚石晶界辅助石墨烯沉积生长提供了有效的理论模型和机理解析,还揭示了沉积温度和沉积碳源流量对生长石墨烯表面质量的影响规律,为石墨烯/金刚石多晶体异质结构在超精密制造和微电子领域的实际应用提供理论基础.     

半导体氮化铟(InN)的电学性质

本文总结了近年来半导体InN薄膜材料(主要是六方纤锌矿结构的InN及异质结构)的电学性质研究进展,重点内容为InN的载流子浓度和迁移率,造成InN中高电子浓度现象的施主分析、载流子输运特性及表面、界面特性等。同时也涉及了部分立方闪锌矿结构InN的电学特性和InN在器件(主要是高电子迁移率晶体管器件)上的潜在应用。     

缓冲层生长温度对In0.82Ga0.18As 薄膜结构及电学性能的影响

采用低压金属有机化学气相沉积(LP-MOCVD)技术,两步生长法在InP衬底上制备In_0.82Ga_0.18As材料。研究缓冲层的生长温度对In_0.82Ga_0.18As薄膜的结构及电学性能的影响。固定外延薄膜的生长条件,仅改变缓冲层生长温度(分别为410,430,450,470 ℃),且维持缓冲层其他生长条件不变。用拉曼散射研究样品的结构性能,测量四个样品的拉曼散射光谱,得到样品的GaAs的纵向光学(LO)声子散射峰的非对称比分别为1.53,1.52,1.39和1.76。测量样品的霍耳效应表明,载流子浓度随缓冲层生长温度变化而改变,同时迁移率也随缓冲层生长温度变化而改变。通过实验得出:缓冲层的生长温度能够影响In_0.82Ga_0.18As薄膜的结构及电学性能。最佳的缓冲层生长温度为450 ℃。     

半导体氮化铟(InN)的电学性质

本文总结了近年来半导体InN薄膜材料(主要是六方纤锌矿结构的InN及异质结构)的电学性质研究进展,重点内容为InN的载流子浓度和迁移率,造成InN中高电子浓度现象的施主分析、载流子输运特性及表面、界面特性等。同时也涉及了部分立方闪锌矿结构InN的电学特性和InN在器件(主要是高电子迁移率晶体管器件)上的潜在应用。