基于温和氧等离子体实现硫化钼P型掺杂的研究

采用一种处于电容放电模式(E-mode)的温和氧气电容耦合等离子体技术对薄层MoS2进行处理,实现了P型掺杂.通过光学显微镜、拉曼光谱、X射线光电子能谱和场效应晶体管的转移曲线测试,对MoS2的掺杂机理进行了分析,发现温和氧气等离子体处理过程中氧和钼能形成Mo-O键,从而提供额外的空穴使其电子浓度下降,最终导致其开启电压变高、输出电流下降,同时氧气的化学吸附诱导在MoS2层中引入了P型掺杂.此研究为实现MoS2的P型掺杂提供了新途径.     

衬底对单层二硫化钼光学性质的影响

为了实现二硫化钼器件化应用,通过机械剥离和PMMA纳米转移相结合的方法,研究二氧化硅、氮化硅和蓝宝石衬底对单层二硫化钼拉曼光谱以及光致发光光谱的影响.实验结果表明,单层二硫化钼在二氧化硅、氮化硅及蓝宝石衬底间转移会释放应力.氮化硅和蓝宝石衬底对单层二硫化钼引入p型掺杂,导致转移后拉曼光谱中的403 cm-1处A1g峰发生0.48 cm-1和1.20 cm-1的蓝移,光致发光光谱中的位于662 nm处的I峰有5.44 nm和12.73 nm的红移.本工作对单层二硫化钼的应用具有重要意义.     

基于温和等离子体技术的二硫化钨可控减薄

二硫化钨(WS2)作为二维过渡金属硫族化合物(TMDs)中的一员,具有独特的光学和电子性能,引起学术界和产业界的高度关注和广泛研究.当厚层WS2转变为少层甚至单层WS2时,其能带结构由间接带隙转为直接带隙,因此可用于光电探测器,和电致发光器件等.本文采用一种处于电容放电模式(E-mode)下的温和电感耦合等离子体对WS2进行减薄.通过使用不同的RF功率密度,厚层WS2可以被快速减薄,而少层WS2可以被逐层减薄.拉曼和荧光表明,随着WS 2样品被减薄,其荧光显著增强.本研究为对二维材料的可控减薄提供了新途径.     

黑磷-二硫化钼异质结光电流特性的研究

黑磷是一种近年来新兴的二维材料,具有可调控窄带隙及宽光吸收谱、高载流子迁移率等优异光电特性,可用于实现中红外波段高速光电探测器.但是黑磷样品在空气中的不稳定性也是制约其应用的主要因素.二硫化钼作为二维层状过渡金属硫属化物(TMDCs)中的典型代表,单层为直接带隙,双层及厚层为间接带隙,在可见光范围内有着较好的光电响应,但由于带隙范围的限制,在近红外的吸收较弱,几乎没有探测能力.基于此,本文通过构建二硫化钼在上,黑磷在下的垂直异质结构,通过硫化钼的保护作用实现了黑磷稳定性的提升,在空气环境中能够保持两个月之久;同时利用黑磷在近红外的吸收,增强了器件在近红外(940 nm)的响应.该异质结构对二维材料实现红外高性能的稳定探测有重要意义.     

单斜相和四方相LaVO4∶Eu的制备及荧光性能研究

采用采用水热法,以La(NO3)3·6H2O和NaVO3为前驱物,合成了单斜相和四方相LaVO4.采用X射线衍射和拉曼光谱研究了pH值和退火处理对LaVO4晶体结构和荧光性能的影响.结构表明,前驱溶液的pH值对LaVO4晶体结构有重要影响,pH≤5.0时,生成物为单斜相M-LaVO4.当pH≥7.0时,生成物由单斜相转变为四方相LaVO4,较高的退火处理有助于提高其结晶质量.荧光光谱显示两种结构LaVO4∶Eu的发射光谱均来自于Eu3+的5D0→7 FJ能级的辐射跃迁,但是由于晶体结构的不同,其发射光谱的形状和发光强度存在较大差异.四方相LaVO4是一个很好的发光基质材料.     

射频磁控溅射不锈钢衬底AlN薄膜的制备与特性研究

利用正交实验设计方法,采用射频磁控溅射法在不锈钢衬底上制备了AlN薄膜,并利用XRD、激光拉曼光谱、荧光光谱等技术对AlN薄膜的结构及发光特性进行了表征.通过实验数据分析,得出如下结论:利用射频磁控溅射法在不锈钢衬底上制备的纤锌矿结构AlN薄膜,在所有参数下,(100)面最易生长;在溅射功率为300～400 W、衬底温度为100～200 ℃、氮气流量百分比为30;、溅射时间为1 h时,制备出的AlN薄膜结晶状况较好.制备出的AlN薄膜没有明显的拉曼峰,但不锈钢衬底不仅有拉曼峰,而巨在紫外区有很强的荧光发射峰.在不锈钢上镀膜后,拉曼峰的强度有所变化并巨伴随着频移.     

基于温和等离子体CVD的非晶硅薄膜的制备与钝化研究

采用容性放电模式(E-mode)的电感耦合等离子体化学气相沉积技术(ICPCVD),以硅烷( SiH4)和氢气(H2)作为气源,通过改变沉积气压来制备氢化非晶硅薄膜(a-Si:H).采用少子寿命测试仪(Sinton WCT-120)研究薄膜在n型单晶硅片表面的钝化效果.并通过傅里叶红外光谱仪(FTIR)和扫描电子显微镜(SEM)进一步表征薄膜的氢含量、微结构因子和表面形貌.结果表明,气压偏低或者偏高都会影响薄膜质量,生成多孔隙的薄膜,从而影响薄膜的钝化性能.最优沉积气压为65 Pa,并进一步优化少子寿命到445 μs,复合速度减小到48 cm/s,隐开路电压接近700 mV.     

放电过程对碳纳米管膜场发射性能的影响

利用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)方法,在不锈钢衬底上直接沉积碳纳米管膜.研究碳纳米管膜在放电过程中对其场发射性能的影响.通过XPS、Raman光谱等手段,分析碳纳米管膜在放电过程中sp2碳和sp3碳含量的变化,对碳纳米管膜场发射性能变化的根源进行研究.结果显示,在放电过程中,碳纳米管膜中sp2碳的含量减少,场发射性能变差.经过分析,我们认为发生这种现象的原因是:发射电子主要是从sp2碳发出的,sp2碳的减少直接影响了发射电子的减少,故其场发射性能降低.     

基于单根InAs纳米线场效应晶体管的制备及其电学性能研究

利用化学气相沉积法在Si衬底上生长合成了InAs纳米线,制备了基于InAs纳米线场效应晶体管并研究了电输运特性.对器件的阈值电压、亚阈值斜率、跨导、场效应迁移率以及载流子浓度等参数进行了计算和讨论.结果表明,InAs纳米线器件阈值电压约为-6.0 V,亚阈值斜率为180.86 mV/decade,跨导值达0.85 μS,最大开关比达108,场效应迁移率高达436.3 cm2/(V·s),载流子浓度达6.6×1017 cm-3.     

Nd:YbVO4晶体的拉曼光谱和荧光光谱研究

用群论的方法计算了Nd:YbVO4晶体的拉曼活性振动模数目,在室温下测得了其极化拉曼谱线,并指认了在不同几何配置下,各振动模式所对应的频率.同时,测得了室温下晶体的吸收谱,得到了中心波长为808 nm吸收峰的半高宽为12 nm,并在J-O理论的基础上计算了晶体的光学参数,其三个晶场参数分别为Ω2=6.88945×10-20 cm2、Ω4=4.13394×10-20 cm2、Ω6= 4.54503×10-20 cm2,并由此得到4F3/2能级的荧光寿命为178.69 μs,1062 nm处的荧光分支比为48.85;,积分发射截面为2.7867 10-18 cm2.分别在808 nm、940 nm激发下测得晶体室温发射谱,观察到了Nd→Yb以及Nd←Yb间的能量传递现象.     

过渡金属二硫族化合物在FET中的应用研究进展

过渡金属二硫族化合物(Transition-metal dichalcogenides,TMDs)作为一组二维材料具有丰富的物理特性,近几年因其半导特性在半导体器件上具有重要的应用前景而引其了学界的普遍关注.总结了TMDs材料的制备方法及其在场效应管(FET)上的应用研究进展,并对存在的问题以及潜在的研究方向做了展望.     

自组织等离子体光子晶体的光谱研究

利用双水电极介质阻挡放电装置,在空气和氩气组成的混合气体气体放电中,观察到了一种由放电丝自组织而形成的等离子体光子晶体.该晶体的结构由多个四边形的晶胞构成.每个晶胞由中心点、交叉点及连线组成,分别对应细等离子体柱、粗等离子体柱和片状等离子体.利用发射光谱法,研究了处于不同位置的等离子体状态,以及等离子体参量随着氩气含量的变化趋势.通过采集氮分子(N2)第二正带系(C3Πu→B3Πg)发射谱线,分别计算出了不同位置的等离子体的分子振动温度.通过氩原子696.57 nm(2P2→1S5)谱线的展宽,研究了不同位置的电子密度.实验结果表明:不同位置的等离子体具有不同的分子振动温度和电子密度.即他们所处的等离子体状态是不同的.在相同的氩气含量下,粗等离子体柱、细等离子体柱和片状等离子体的分子振动温度依次增高,且均随着氩气含量的增加而下降.在相同的氩气含量下,粗等离子体柱、细等离子体柱,片状等离子体的电子密度依次减小,且随着氩气含量的增加而下降.因为等离子体电子密度不同,对光的折射率是不同的,因此在该晶体结构中,粗等离子体柱、细等离子体柱,片状等离子体具有的折射率是不同的,他们与周围未放电的区域自组织形成了结构比较复杂的等离子体光子晶体.     

Sr2+对GdVO4晶体生长和拉曼性能的影响

本文报道了Sr2+离子掺杂对GdVO4晶体生长和拉曼性能的影响.SrxGd1-xVO4晶体粉末经X射线粉末衍射分析,其结果仍属四方晶系,具有锆英石结构.实验表明,高掺杂浓度时,Sr2+离子不易取代Gd3+离子进入GdVO4晶体的晶格,易导致SrxGd1-xVO4晶体开裂和产生包裹体.XPS实验证明,SrxGd1-xVO4晶体中钒元素为+5价.同时测试了常温下SrxGd1-xVO4晶体的拉曼光谱,发现随着Sr2+离子浓度增加,在884cm-1处的VO4反对称伸缩振动逐渐增强,表明Sr2+离子的掺入影响了GdVO4晶体的拉曼性能.     

Er3+:NaY(Wo.9Moo.1O4)2晶体的生长及光谱性能

采用提拉法(CZ法),生长出质量良好的Er3+:NaY(W0.9Mo0.1O4)2晶体.通过X射线粉末衍射,红外光谱分析,并与NaY(WO4)2相比较,得到Er3+:NaY(W0.9Mo0.1O4)2晶体的结构与NYW类似,仍为四方晶系的白钨矿结构,I4(1)/α空间群.测定了晶体的实际组成,得到晶体中各元素均按理论值进行掺杂,计算了掺杂离子的分凝系数约为1.15.在光谱性质上,测试了晶体的吸收光谱,及晶体在50～1000cm-1波数范围内的拉曼光谱,并计算了各吸收峰的半峰宽及吸收系数A.