AlGaN/GaN异质结构中极化与势垒层掺杂对二维电子气的影响

从Ⅲ族氮化物中压电极化对应变弛豫度的依赖关系出发，通过自洽求解薛定谔方程和泊松方程,分别研究了自发极化、压电极化和AlGaN势垒层掺杂对AlxGa1-xN/GaN异质结构二维电子气的浓度、分布、面密度以及子带分布等性质的影响.结果表明：二维电子气性质强烈依赖于极化效应,不考虑AlGaN势垒层掺杂，当Al组分为0.3时，由极化导致的二维电子气浓度达1.6×10--13cm-2,其中压电极化对二维电子气贡献为0.7×10-13cm-2，略小于自发极化的贡献(0.9×10-13cm-2)，但为同一数量级，因而通过控制AlGaN层应变而改变极化对于提高二维电子气浓度至关重要. AlGaN势垒层掺杂对二维电子气的影响较弱, 当掺杂浓度从1×10-17增加到1×10-18cm-3时，二维电子气面密度增加0.2×10-13cm-2. 关键词： AlxGa1-xN/GaN 异质结构 二维电子气 自发极化 压电极化     

GaN缓冲层对生长InN薄膜的影响

采用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)方法生长六方相InN薄膜,利用氮化镓(GaN)缓冲层技术制备了高质量薄膜,得到了其能带带隙0.7eV附近对应的光致发光光谱(PL).通过比较未采用缓冲层,同时采用低温和高温GaN缓冲层,以及低温GaN缓冲层结合高温退火三种生长过程,发现低温GaN缓冲层结合高温退火过程能够得到更优表面形貌和晶体质量的InN薄膜,同时表征了材料的电学性质和光学性质.通过对InN薄膜生长模式的讨论,解释了薄膜表面形貌和晶体结构的差异.     

Mg掺杂的AlGaN的MOCVD生长

文章主要研究利用金属有机物化学汽相沉积（MOCVD）方法制备的Mg掺杂AlGaN薄膜。根据Raman光谱对Mg掺杂AlGaN薄膜应力和X射线摇摆曲线对晶体质量的研究表明引入高温AlN插入层能有效调节应力，并提高薄膜质量，降低位错密度。实验发现在保持Mg掺杂量不变的情况下，随着Al组分的上升，材料中出现大量岛状晶核，粗糙度变大，晶体质量下降，由三维生长向二维生长的转变更加困难。同时研究发现Al组分的上升和Mg掺杂量的增加都会使得螺位错密度上升；Mg的掺杂对于刃位错有显著影响，而Al组分的上升对刃位错无明显影响。经过退火温度对空穴浓度影响的研究，发现对于P型Al0.1Ga0.9N样品，900℃为比较理想的退火温度。     

GaN电感耦合等离子体刻蚀的优化和损伤分析

通过分别改变电感耦合等离子体(ICP)刻蚀过程中的ICP功率和DC偏压,对ICP刻蚀GaN材料的工艺条件和损伤情况进行了系统的研究。刻蚀后表面的损伤和形貌通过扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、电子能谱(EDS)、荧光光谱(PL)等技术进行表征和分析。实验结果表明,刻蚀速率随ICP功率和DC偏压的增加而增加;刻蚀损伤与DC偏压成正比,而与ICP功率的关系较为复杂。实验中观测到刻蚀后GaN样品的荧光光谱带边发射峰和黄带发射峰的强度均有明显下降,这意味着刻蚀产生的缺陷中存在非辐射复合中心,并且该非辐射复合中心的密度与DC偏压成正比。为了兼顾高刻蚀速率和低刻蚀损伤,建议使用高ICP功率(450 W)和低DC偏压(300 V)进行ICP刻蚀。     

退火温度对纳米ZnO薄膜结构与发光特性的影响

利用溶胶鄄凝胶法在硅衬底上制备了纳米ZnO薄膜。研究了热处理对ZnO薄膜的质量与发光性能的影响。结果表明,纳米ZnO薄膜具有六方纤锌矿结构,并且,随着退火温度的升高,ZnO的晶粒变大,c轴取向性变好,紫外发光强度增强。     

Si1-x Gex:C缓冲层的生长温度对Ge薄膜外延生长的影响

用化学气相淀积方法,在Si(100)衬底上生长Si1-x Gex:C合金作为缓冲层、继而外延生长了Ge晶体薄膜,用X射线衍射(XRD)、俄歇电子能谱(AES)、拉曼(Raman)衍射光谱等对所得到的样品进行了表征测量,着重研究了Si1-x Gex:C缓冲层生长温度对样品结构特征的影响.结果表明:Si1-x Gex:C缓冲层中的Ge原子浓度沿表面至衬底方向逐渐降低,其平均组分随着生长温度的升高而降低.这与较高生长温度(760～820℃)所导致的原子扩散效应相关;在Si1-x Gex:C缓冲层上外延生长的Ge薄膜具有单一的晶体取向,薄膜的晶体质量随着温度的升高而降低.     

Si基热氧化Si1-x-yGexCy薄膜的室温光致发光特性

采用等离子体增强化学气相淀积(PECVD)法在Si(100)衬底上淀积一层厚度约为170nm的富Ge高C含量的Si1-x-yGex/Cy薄膜,然后将其分别在800℃和1100℃下湿氧氧化20min.在室温下观测到强烈的光致发光.室温下的光致发光谱(PL谱)测量显示,800℃下氧化后的样品在370nm和396nm附近有两个光致发光带,1100℃下氧化后的样品只在396nm附近有一个光致发光带.396nm附近的发光带可归之于由氧化薄膜中的缺陷O-Si-O(Si20)或O-Ge-O(Ge20)引起的,而370nm附近的发光带与薄膜中Ge-C对发光中心有关.     

第三组份端基对有机太阳能电池性能的影响（英文）

我们用宽带隙聚合物FTAZ(苯并二噻吩-二氟苯并氮三唑共聚物)作为给体,窄带隙稠环电子受体FOIC(六噻吩稠环-氟代腈基茚酮类化合物)作为受体,中带隙稠环电子受体IDT-IC (引达醒-腈基茚酮类化合物)和IDT-NC (引达醒-腈基苯并茚酮类化合物)分别作为第三组分,制备了三元共混有机太阳能电池,研究了第三组分端基对器件性能的影响。IDT-IC和IDT-NC具有相似的化学结构,仅端基不同;IDT-IC端基是苯环,而IDT-NC端基是萘环。与IDT-IC相比,IDT-NC吸收光谱红移40nm,LUMO能级下移0.11 eV,电子迁移率提高50%。基于FTAZ:FOIC,FTAZ:IDT-IC,FTAZ:IDT-NC二元共混体系的有机太阳能电池效率分别为9.73%,7.48%,7.68%。FTAZ:FOIC:IDT-IC和FTAZ:FOIC:IDT-NC三元共混器件的效率分别提升到11.2%和10.4%。对于FTAZ:FOIC:IDT-IC三元共混器件,由于IDT-IC比FOIC具有更高的LUMO能级,开路电压(V_(OC))随着IDT-IC含量的增多而增加。由于IDT-IC与FOIC吸收光谱高度互补,短路电流(J_(SC))也显著提高。第三组份IDT-IC的加入改善了薄膜形貌和载流子传输,填充因子(FF)有所提高。对于FTAZ:FOIC:IDT-NC三元共混器件,由于IDT-NC比FOIC具有更高的LUMO能级,V_(OC)随着IDT-NC含量的增多而增加;但由于IDT-NC的LUMO能级比IDT-IC的LUMO能级低,其V_(OC)比FTAZ:FOIC:IDT-IC体系低。由于FOIC和IDT-NC吸收光谱高度重叠,J_(SC)降低。第三组份IDT-NC的加入改善了薄膜形貌和载流子传输,FF提高,甚至比FTAZ:FOIC:IDT-IC体系有更好的载流子传输和FF。