硅基Ⅱ-Ⅵ族单结及多结太阳电池研究进展

Ⅱ-Ⅵ族材料具有少子寿命对位错不敏感、禁带宽度范围大及成本低等优点,分子束外延(MBE)生长的Si基Ⅱ-Ⅵ族材料可以作为新的材料体系应用于多结太阳电池中,并且开发新型Si基Ⅱ-Ⅵ族多结电池的效率有可能高于目前的Ⅲ-Ⅴ族多结电池。综述了MBE生长的Si基高质量CdTe和CdZnTe单晶薄膜以及对其进行n型和p型掺杂实验的研究进展。着重介绍了美国EPIR公司对以p-Si为衬底的CdZnTe单结电池和CdZnTe/Si双结电池原型器件的研究成果,其光伏转换效率分别达到了16%和17%,分析了研制高效率Si基Ⅱ-Ⅵ族多结电池面临的技术问题和提高电池效率的可能途径。     

InAlN薄膜MOCVD外延生长研究

为了研究不同压力和不同模板对InA lN薄膜外延生长的影响,分别选取以GaN为模板时生长压力为4.00、6.67和13.33 kPa,压力为4.00 kPa时模板为GaN和A lN这两组条件进行实验比较。研究发现,随着生长压力的增加,样品中In含量降低,样品的粗糙度则随压力的增加而增大;压力为4.00 kPa时,分别以摇摆曲线半高宽(FWHM)为86.97″的A lN和224.1″的GaN为模板,发现A lN模板上生长的InA lN样品(002)和(102)峰的FWHM值及表面粗糙度比上述GaN为模板生长的InA lN样品都要小很多。综合以上结果可初步得知:降低压力可以优化InA lN薄膜的表面形貌,增加In组分含量;采用高质量的A lN作模板能生长出晶体质量和表面形貌都比较好的InA lN薄膜。     

Improvement of carrier distribution in dual wavelength light-emitting diodes

The effect of different barriers between green and blue light regions in dual wavelength light emitting diodes was studied.Compared with a traditional sample,electroluminescence and photoluminescence spectra of the newly designed samples showed peak intensity improvements and smaller blue-shifts with increasing injection current level,and the bottom quantum-wells light emitting is enhanced.All these phenomena can be ascribed to reduced barrier thickness and indium doping in the quantum-barrier influencing electric fields and more holes injecting into the bottom QWs.     

MOCVD生长的SiC衬底高迁移率GaN沟道层AlGaN/AlN/GaN HEMT结构

用MOCVD技术在高阻6H-SiC衬底上研制出了具有高迁移率GaN沟道层的AlGaN/AlN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)结构材料,其室温和80K时二维电子气迁移率分别为1944和11588cm2/(V·s),相应二维电子气浓度为1.03×1013cm-2;三晶X射线衍射和原子力显微镜分析表明该材料具有良好的晶体质量和表面形貌,10μm×10μm样品的表面粗糙度为0.27nm.用此材料研制出了栅长为0.8μm,栅宽为1.2mm的HEMT器件,最大漏极饱和电流密度和非本征跨导分别为957mA/mm和267mS/mm.     

以Au为缓冲层在Si衬底上生长ZnO薄膜

采用化学气相沉积(CVD)方法在Si(001)衬底上分别制备了有金属Au缓冲层以及无Au缓冲层的ZnO薄膜。其中Au缓冲层在物理气相沉积(PVD)设备中蒸发,厚度大约为300nm。有Au缓冲层的ZnO薄膜晶体质量比直接在Si衬底上生长有了显著提高。利用X射线衍射(XRD)研究了所生长ZnO薄膜的结晶质量,有Au缓冲层的ZnO薄膜虽然仍为多晶,但显示出明显的择优取向。用光学显微镜研究了ZnO薄膜的表面特征,金属Au缓冲层显著地提高了在Si衬底上生长的ZnO薄膜的晶粒尺寸及平整度。同时利用室温光致发光(PL)谱研究了ZnO薄膜的光学性质,并分析了有Au缓冲层的ZnO薄膜NEB发光峰强度反而弱的可能原因。     

无坑洞n-3C-SiC/p-Si(100)的LPCVD外延生长及其异质结构特性

在MBE/CVD高真空系统上,利用低压化学气相淀积(LPCVD)方法在直径为50mm的单晶Si(100)衬底上生长出了高取向无坑洞的晶态立方相碳化硅(3C-SiC)外延材料,利用反射高能电子衍射(RHEED)和扫描电镜(SEM)技术详细研究了Si衬底的碳化过程和碳化层的表面形貌,获得了制备无坑洞3C-SiC/Si的优化碳化条件,采用霍尔(Hall)测试等技术研究了外延材料的电学特性,研究了n-3C-SiC/p-Si异质结的I-V、C-V特性及I-V特性对温度的依赖关系.室温下n-3C-SiC/p-Si异质结二极管的最大反向击穿电压达到220V,该n-3C-SiC/p-Si异质结构可用于制备宽带隙发射极SiC/Si HBTs器件.     

In_xGa_(1-x)As/InP应变多量子阱P-i-N结构的GSMBE生长及X射线双晶衍射研究

在国产CBE设备上，用GSMBE技术在国内首次生长出了一系列高质量的阱层具有不同In组分的InxGa1-xAs／InP应变多星子阶P-i-N结构材料，阶层中的设计In组分从0．39变化到0．68．用X射线双晶衍射对该组样品进行了测试分析，并用X射线衍射的运动学模型对衍射图样进行了计算机模拟，确定出了该组样品阶层中的In组分、阶宽及垒宽．结果表明，每个样品的DCXRD衍射图样上均至少可以看到14个锐而强的卫星峰，且模拟曲线与测得的衍射曲线符合得相当好，说明材料结构完整、具有较高的质量；样品的设计参数与计算机模拟得到的参数基本一致，说明生长过程可以很好的控     

MISHFET的研制

本文介绍一种有别于GaAs MESFET又相似于HEMT结构的器件。采用MBE技术生长i-GaAs/i-GaAlAs/i-GaAs结构,用溅射技术淀积WSi_x,用自对准离子注入形成源-漏区来制备MISHFET。这是一种具有二维电子气的异质结场效应器件。栅电极尺寸为4μm×40μm,测量到的开启电压为+1.4V,跨导为20—25mS/mm,还给出了低温测量结果。     

GaAs/GaAlAs多量子阱激子吸收谱

在10K至292K温度范围内测量了GaAs/GaAlAs多量子阱结构的激子吸收谱.观察到轻、重空穴对应的激子吸收峰(LH和HH)及台阶状态密度.研究了轻、重空穴激子吸收峰的能量间隔及激子吸收峰的温度特性.发现多量子阱样品的LO声子展宽系数为6.1meV,比体GaAs的展宽系数略小.样品用国产MBE设备生长,采用化学选择腐蚀技术除去GaAs衬底.     

有并联电导的调制掺杂N-Al_xGa_(1-x)As/GaAs异质结

在分子束外延生长的调制掺杂N-A1_xGa_(1-x)As/GaAs异质结中,在Al_xG_a_(1-x)As层中常出现载流子未耗尽的薄层,对二维电子气会形成一个并联电导层。本文研究了有并联电导时这种结构在低温强磁场下的输运特性。