MOCVD法制备的p-ZnO/n-SiC 异质结器件及其电致发光性能

采用光辅助金属有机化学汽相沉积(PA-MOCVD)法在n-SiC(6H)衬底上制备出As掺杂的p型ZnO薄膜,并制备出相应的p-ZnO:As/n-SiC异质结器件。X射线衍射(XRD)和光致发光(PL)测试表明,ZnO薄膜具有较好的结构和光学特性。电流-电压(I-V)测试结果表明,该型异质结器件具有良好的整流特性,开启电压为5.0 V,反向击穿电压约为-13 V。正向偏压下,器件的电致发光(EL)谱表现出两个分别位于紫外和可见光区域的发光峰,通过和ZnO、SiC的PL谱对照,证实异质结器件的发光峰来源于ZnO侧的辐射复合。     

具有p-GaN岛状埋层耐压结构的横向AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管

GaN基高电子迁移率晶体管(HEMT)相对较低的击穿电压严重限制了其大功率应用.为了进一步改善器件的击穿特性,通过在n-GaN外延缓冲层中引入六个等间距p-GaN岛掩埋缓冲层(PIBL)构成p-n结,提出一种基于p-GaN埋层结构的新型高耐压AlGaN/GaN HEMT器件结构.Sentaurus TCAD仿真结果表明,在关态高漏极电压状态下,p-GaN埋层引入的多个反向p-n结不仅能够有效调制PIBL AlGaN/GaN HEMT的表面电场和体电场分布,而且对于缓冲层泄漏电流有一定的抑制作用,这保证了栅漏间距为10μm的PIBL HEMT能够达到超过1700 V的高击穿电压(BV),是常规结构AlGaN/GaN HEMT击穿电压(580 V)的3倍.同时,PIBL结构AlGaN/GaN HEMT的特征导通电阻仅为1.47 m?·cm~2,因此获得了高达1966 MW·cm~(-2)的品质因数(FOM=BV~2/R_(on,sp)).相比于常规的AlGaN/GaN HEMT,基于新型p-GaN埋岛结构的HEMT器件在保持较低特征导通电阻的同时具有更高的击穿电压,这使得该结构在高功率电力电子器件领域具有很好的应用前景.     

条形叉指n阱和p衬底结的硅LED设计及分析

采用0.35μm双栅标准CMOS工艺最新设计和制备了叉指型SiLED发光器件。器件结构采用n阱和p衬底结,n阱为叉指结构,嵌入到p衬底中而结合成Sipn结LED。观察了SiLED发光显微图形及实际器件的版图,并在对器件进行了正、反向I-V特性测试、光功率及光谱特性的测量。SiLED的正向偏置时开启电压为0.9V,反向偏置时在15V左右可观察到发光。器件在室温下反向偏置时,10V,100mA电流下所得输出光功率为12.6nW,发光峰值在758nm处。     

质子注入MBE碲镉汞n-on-p结性能研究

基于中波响应波段的分子束外延碲镉汞薄膜材料成功制备出不同质子注入剂量的大光敏元(5 00μm×500μm)的n-on-p结构的p-n结，并对相应的p-n结的电流-电压（I-V）特性进行 了研究.质子注入剂量为2×10¹⁵cm^-2时R₀A达312.5Ω ·cm²，低温热处理后达490Ω·cm². 关键词： I-V特性 碲镉汞薄膜 质子注入 p-n结     

石墨烯/硅光电探测器的I-V及C-V特性

设计并制备了基于石墨烯/n型硅肖特基结的光电探测器,并从能带角度研究和分析了其I-V及C-V特性。结果表明,石墨烯/氮化硅/硅(金属-绝缘层-半导体)电容器对器件的I-V及C-V特性有较大影响。在808nm近红外光的照射下,器件反向电流和正向电流大小接近,归因于氮化硅/硅界面堆积的光生空穴向石墨烯/硅肖特基结的扩散,器件光响应度为0.26A/W。基于热发射模型从I-V暗电流曲线提取的肖特基势垒高度及理想因子分别为0.859eV和2.3。利用肖特基二极管耗尽层电容公式从C~(-2)-V曲线提取的势垒高度随着频率的增加而增加并趋于稳定在0.82eV。由于界面态的影响,石墨烯/硅肖特基结耗尽层宽度随频率增加而增加,而硅施主原子的掺杂浓度及器件电容则随频率增加而减小。     

利用p-n~+结反向I-V特性计算p-GaN载流子浓度的方法

提出了一种利用p-n~+结反向I-V特性随偏压变化的关系计算p-Ga N载流子浓度的方法.研究发现,当p-n~+中的p-Ga N层没有完全耗尽时,反向电流比较小,属于正常的p-n结电流特性,当反向偏压增加到一定值时,p-Ga N层就完全耗尽,p-n~+结特性就变成了肖特基结特性,反向电流显著增加.找到达到稳定反向电流的临界电压值,就可以计算出p-Ga N的载流子浓度.模拟结果验证了这个思想,计算得到的p-Ga N载流子浓度与设定值基本一致.     

基于PTCDA的有机/无机光敏二极管结构优化

以p型硅和苝四甲酸二酐(perylene-3,4,9,10-tetracarboxylic acid dianhydride,PTCDA)为异质结,梳状金(Au)薄膜作为顶电极和光入射窗口制备了光敏二极管。研究表明,PTCDA的厚度和Au电极的厚度对光敏二极管的光响应度有很大的影响。对比不同PTCDA厚度的器件性能,在PTCDA厚度为100 nm时,光响应度最高达到0.3 A/W。进而采用最优化的100 nm厚的PTCDA薄膜制备硅基光敏二极管,对比不同Au电极厚度的器件性能。在Au厚度为20 nm时,器件的光响应度达到最优化的0.5 A/W。     

电极布局对硅LED性能的影响

采用0.35μm双栅标准CMOS工艺设计和制备了叶型硅发光器件.叶型硅发光器件由3个楔型器件的组合而成,pn结结构为n阱/p+结.使用奥林巴斯IC显微镜测得了器件的显微图形,并对器件进行了电学特性测试.器件工作在雪崩击穿下,开启电压为8.8 V,能够发出黄色可见光;正向偏置下,器件开启电压为0.8 V.在与已经制备的楔...     

硅p-n结太阳电池对DF激光的响应

对硅p-n结太阳电池在DF激光辐照下的响应进行了理论和实验研究。推导了p-n结反向饱和电流随温度的近似变化关系。根据该近似关系,计算了太阳电池在DF激光辐照过程中输出电压的变化曲线。计算结果和实验结果之间取得了比较好的一致性。     

硅p-n结太阳电池对DF激光的响应

 对硅p-n结太阳电池在DF激光辐照下的响应进行了理论和实验研究。推导了p-n结反向饱和电流随温度的近似变化关系。根据该近似关系，计算了太阳电池在DF激光辐照过程中输出电压的变化曲线。计算结果和实验结果之间取得了比较好的一致性。     

HgCdTe红外探测器离子注入剂量优化研究

在中波响应波段的p型Hg_0.709Cd_0.291Te(MCT)分子束外延生长薄膜上，利用材料芯片技术获得叠加注入不同硼离子剂量的系列大光敏元面积(500μm×500μm)的n-op-p结.通过测量液氮温度下不同离子注入剂量单元的电流-电压特性和对零偏微分电阻R₀分析，观测到p-n结的性能与硼离子注入剂量明显的依赖关系.在另一片薄膜材料(镉组分值为0.2743)上通过该方法获得R₀A优于现有常规数值的探测器单元. 关键词： p-n结 离子注入 碲镉汞薄膜     

升华外延碳化硅p-n结的性质

本工作测量了升华外延碳化硅p-n结的电流-电压特性和空间电荷电容。通过对正向电流-电压特性及电容-电压特性的分析,表明:随着外延生长条件的不同,这种p-n结的结构可以在相当宽的范围内变化,从近于线性梯度结直到典型的p-i-n结,而大多数p-n结则介于这两者之间。文中就外延生长条件对p-n结结构的影响进行了简略的讨论。此外,还给出了升华外延碳化硅p-n结正向电发光的亮度-电流关系、光谱分布以及脉冲和交流激励的测量结果。 关键词：     

利用温变电容特性测量发光二极管结温的研究

结区的温度, 简称结温, 是发光二极管(LED) 的重要参数之一, 它对LED 器件的出光效率、光色、器件可靠性和寿命均有很大影响, 准确测量LED 器件的结温对制备LED 芯片、器件封装和应用有着重要的意义. 本文利用反向偏压下的LED的势垒电容随温度变化的特性, 提出了一种LED结温测量的新方法. 论文首先测量和分析了LED在室温下反向偏压时的电容-电压(C-V)曲线和不同反向偏压下的电容-温度(C-T)曲线, 结果表明, 在合适的偏压下, LED的电容随温度的增大而显著增加, 并呈现良好的线性关系. 在LED工作中监测其电容的变化, 并与C-T曲线进行对比, 实现了LED结温的测量, 其测量结果和传统的正向电压法的结果相对比, 两者符合较好. 最后, 利用上述方法测量了LED 在恒流和恒压条件下的结温的实时变化过程. 较传统的结温测量方法, 本方法的优点在于只须要一次定标测量, 且可实现LED在任意电压和电流下的结温测量.     

辐照强度及温度对双层异质结有机光伏器件性能的影响

制备了基于CuPc/C60双层异质结有机光伏器件,研究不同光辐照强度及温度对器件性能的影响.测试结果表明:辐照强度直接决定器件的短路电流大小,但对开路电压影响不大;器件的短路电流对温度依赖性不强,但随着温度的降低,器件的开路电压逐渐增大.结合实验数据从理论上解释了光辐照强度及温度与有机光伏器件短路电流密度和开路电压的关...     

硅薄膜太阳电池表面纳米线阵列光学设计

陷光结构的优化是增加硅薄膜太阳电池光吸收进而提高其效率的关键技术之一. 以硅纳米线阵列为代表的光子晶体微纳陷光结构具有突破传统陷光结构Yablonovith极限的巨大潜力. 通常硅纳米线阵列可以用作太阳电池的增透减反层、轴向p-n结、径向p-n结. 针对以上三种应用, 本文运用有限时域差分(FDTD)法系统研究了硅纳米线阵列在 300-1100 nm 波段的光学特性. 结果表明, 当硅纳米线作为太阳电池的减反层时, 周期P=300 nm, 高度H=1.5 μm, 填充率(FR)为0.282条件下时, 反射率最低为7.9%. 当硅纳米线作为轴向p-n结电池时, P=500 nm, H=1.5 μm, FR=0.55条件下纳米线阵列的吸收效率高达22.3%. 硅纳米线作为径向p-n结电池时, 其光吸收主要依靠纳米线, 硅纳米线P=300 nm, H=6 μm, FR= 0.349 条件下其吸收效率高达32.4%, 进一步提高其高度吸收效率变化不再明显. 此外, 本文还分析了非周期性硅纳米线阵列的光学性质, 与周期性硅纳米线阵列相比, 直径随机分布和位置随机分布的硅纳米线阵列都可以使吸收效率进一步提高, 相比于周期性硅纳米线阵列, 优化后直径随机分布的硅纳米线阵列吸收效率提高了39%, 吸收效率为27.8%. 本文运用FDTD法对硅纳米线阵列的光学特性进行设计与优化, 为硅纳米线阵列在太阳电池中的应用提供了理论支持.     

CuO薄膜的制备及其光伏特性

通过反应磁控溅射在n型硅和玻璃衬底上制备了p型CuO薄膜.使用X射线衍射仪和紫外-可见光-近红外光度计研究了p型CuO薄膜的结构和光学特性,得出其平均晶粒尺寸和光学带隙分别为8 nm和1.36 eV.通过研究其电压-电流关系确定了在p型CuO薄膜和n型硅衬底之间形成了p-n结.在AM 1.5光照条件下p-CuO/n-Si电池的开路电压为0.33 V,短路电流密度为6.27 mA/cm², 填充因数和能量转化效率分别为0.2和0.41%.     

CuO薄膜的制备及其光伏特性

通过反应磁控溅射在n型硅和玻璃衬底上制备了p型CuO薄膜.使用X射线衍射仪和紫外-可见光-近红外光度计研究了p型CuO薄膜的结构和光学特性,得出其平均晶粒尺寸和光学带隙分别为8nm和1.36eV.通过研究其电压-电流关系确定了在p型CuO薄膜和n型硅衬底之间形成了p-n结.在AM 1.5光照条件下p-CuO/n-Si电池的开路电压为0.33V,短路电流密度为6.27mA/cm2,填充因数和能量转化效率分别为0.2和0.41%.     

高速高饱和单行载流子光探测器的设计与分析

设计了一种In P基的背入射台面结构的单行载流子光探测器.通过在吸收层中采取高斯型掺杂界面及引入合适厚度和掺杂浓度的崖层,使得光探测器同时具备了高速和高饱和电流特性.理论分析表明,在光敏面为14μm2、反向偏压为2 V条件下,该器件的3 d B带宽可达58 GHz,直流饱和电流高达158 m A.在大功率光注入条件下,详细分析了光探测器带宽降低和电流饱和现象,得出能带偏移和电场坍塌是其根本原因的结论.     

InGaAsP/InP边发光管特性的研究

用液相外延技术生长的外延片,制成了SiO2条形限制的InGaAsP/InP边发光管,100mA下光功率1mW,最高值1.3mW,发射波1.31μm,半宽860A。研究了外延材料特性(如p-n结位置,有源层厚度和浓度)对器件光功率,光谱特性,和Ⅰ-Ⅴ特性的影响。有源层厚度(d)对光功率和光谱半宽有重要影响,p-n结不偏位的器件,光谱特性为单一的长波长发射蜂,具有正常的Ⅰ-Ⅴ特性。p-n偏离有源层的器件,光谱特性除长波长发射峰外,尚有9700A的InP发射峰,其Ⅰ-Ⅴ特性具有异常特性,导通电压>0.9V。     

硼掺杂金刚石薄膜同质外延生长及肖特基势垒二极管制备

采用微波等离子体气相沉积(MPCVD)在商用3mm×3mm×1 mm高温高压合成(HPHT)Ib型(100)金刚石衬底上同质外延生长B掺杂金刚石薄膜,并在此材料的基础上用磁控溅射和电子束蒸镀技术制备了不同结构参数金刚石肖特基势垒二极管。测试结果表明:所生长的金刚石薄膜表面非常平整,可以看到比较明显的原子台阶;所制备的器件具有明显的整流特性,肖特基电极直径100μm,肖特基电极和欧姆电极间距10μm,外加电压-15V,300K时测得器件正向导通电阻20Ω,反向饱和电流近似为10-6 A,反向击穿电压大约103.5V;电极间距越大,反向击穿电压越高,器件正向电流越小。