铟镓共掺杂对n-ZnO纳米棒/p-GaN异质结生长行为和光电性能的影响

利用低温水热法在p-GaN薄膜上生长了铟(In)和镓(Ga)共掺杂的ZnO纳米棒。X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和X射线能量色谱仪(EDS)结果表明,In和Ga已固溶到ZnO晶格中。扫描电子显微镜(SEM)结果表明, ZnO纳米棒具有良好的c轴取向性,随着In和Ga共掺杂浓度的增加,纳米棒的直径减小,密度增加。XRD结果表明,In和Ga共掺杂引起ZnO晶格常数增大,导致(002)衍射峰向低角度方向偏移。同时,ZnO的光学性质受到In和Ga共掺杂的影响。与纯ZnO相比, 共掺杂ZnO纳米棒的紫外发射峰都出现轻微红移,这是表面共振和带隙重整效应综合作用的结果。I-V特性曲线表明,随着In和Ga共掺杂浓度的增加,n-ZnO纳米棒/p-GaN异质结具有更好的导电性。     

利用ZnCl2原位钝化电子传输层提高量子点发光二极管性能

在量子点发光二极管(QLED)中,电子-空穴注入不平衡和量子点层/电子传输层间界面的荧光猝灭限制着QLED效率的提升。基于此,采用金属卤化物(ZnCl₂)原位处理电子传输层方法来减少氧化锌(ZnO)电子传输层的氧空位,同时有效钝化其表面不饱和键,因此在一定程度上实现抑制量子点/电子传输层界面的荧光猝灭和提高QLED中的电子-空穴注入平衡的目的,最终得到了高亮度、高效率的QLED。原位钝化处理后的ZnO基QLED的最大亮度、峰值电流效率、峰值功率效率和峰值外量子效率(EQE)分别从未处理QLED的176 800 cd/m²、9.86 cd/A、8.38 lm/W和7.42%提高到219 200 cd/m²、15.14 cd/A、12.66 lm/W和11.65%。结果表明,ZnCl₂原位钝化ZnO电子传输层对QLED性能的提升起到重要的作用。     

界面形核时间对GaN薄膜晶体质量的影响

利用金属有机化学气相沉积技术系统研究了界面形核时间对c面蓝宝石衬底上外延生长GaN薄膜晶体质量的影响机理. 用原子力显微镜、扫描电子显微镜、高分辨X射线衍射仪以及光致发光光谱仪表征材料的晶体质量以及光学性质. 随着形核时间的延长, 退火后形成的形核岛密度减小、尺寸增大、均匀性变差, 使得形核岛合并过程中产生的界面数量先减小后增大, 导致GaN外延层的螺位错和刃位错密度先减小后增大, 这与室温光致发光光谱中得到的带边发光峰与黄带发光峰的比值先增大后降低一致. 研究结果表明, 外延生长过程中, 界面形核时间会对GaN薄膜中的位错演变施加巨大影响, 从而导致GaN外延层的晶体质量以及光学性质的差异.     

Si(001)外延ZnSe薄膜界面原子的结合与成键

基于密度泛函理论的第一性原理计算,通过对Si(001)和氮化Si(001)表面单层Zn/Se原子结合的方式,模拟ZnSe外延薄膜的二维生长模式,从单层原子结合能、界面原子电子得失、共价结合成键的角度解释了Zn/Se原子在衬底表面的黏附性问题,阐述了薄膜生长初期界面无定形Se出现等现象,分析了氮化Si(001)表面对薄膜二维均匀生长的作用,结果显示N的引入缓和了Si衬底的非极性共价结合与ZnSe原子间的极性离子键结合之间的异质差异。     

Mn2+掺杂对低温生长ZnS的形貌及光致发光性能的影响

以Zn粉和S粉为原料,Au纳米颗粒为催化剂,采用低温(450℃)化学气相沉积法(CVD),在Si(100)衬底上制备了未掺杂和Mn2+掺杂的ZnS微纳米结构.利用X射线衍射仪(XRD)、能量弥散X射线谱(EDS)、场发射扫描电子显微镜(SEM)和光致发光光谱(PL)等测试手段对样品的结构、成分、形貌和发光性能进行了分析.结果表明,所得ZnS样品均为六方纤锌矿结构,未掺杂的ZnS为微纳米球,在波长为450和463 nm处有2个发光强度较大的蓝光峰;Mn2+掺杂ZnS为纳米线,在波长479和587 nm处分别有1个微弱的蓝光峰和1个强度相对较大的红光峰.此外,还对ZnS微纳米结构的形成过程进行了探讨,并提出了可能的形成机理.     

三维生长温度对非故意掺杂GaN外延层性能的影响

利用金属有机化学气相沉积(MOCVD)技术在蓝宝石(0001)面上生长GaN外延层,并系统研究了三维生长温度对外延层晶体质量和残余应力的影响机理.利用高分辨X射线衍射仪(HRXRD)、原子力显微镜(AFM)、光致发光光谱仪(PL)和拉曼光谱仪(Raman)分别对外延层的位错密度、表面形貌、发光性能和应力情况进行了分析.当三维生长温度分别为1060℃、1070℃和1080℃时,外延层刃位错密度分别为5.09×108/cm3、3.58×108/cm3和5.56×108/cm3,呈现先减小后增大的现象,而螺位错密度变化不显著,分别为1.06×108/cm3、0.98×108/cm3和1.01×108/cm3,同时外延层残余应力分别为0.86 GPa、0.81 GPa和0.65 GPa,呈现逐渐减小的趋势.这可能是由于三维生长温度不同时,外延层生长模式和弛豫程度发生改变所致.     

表面配体和器件结构对PbS胶体量子点电池性能的影响

利用吸收光谱、傅里叶变换红外光谱和循环伏安等表征技术,分析了利用四丁基碘化铵(TBAI)和1,2-乙二硫醇(EDT)配体钝化处理的PbS胶体量子点的光学性质、表面化学及其能级结构,并在此基础上分别以PbS-TBAI薄膜、PbS-EDT薄膜和PbS-TBAI/PbS-EDT薄膜作为有源层制备了PbS胶体量子点/Zn O纳米粒子异质结太阳能电池,以比较研究表面配体和器件结构对器件光伏性能及其稳定性的影响。结果表明,TBAI和EDT均能与PbS胶体量子点表面原有的油酸配体实现良好置换,但是配体置换之后量子点表面均残留少量油酸分子; PbS-TBAI薄膜的导带底为-5.12 eV,价带顶为-3. 86 eV,而PbS-EDT薄膜的导带底为-4. 99 eV,价带顶为-3. 74 eV,后者相对前者出现了明显的能带上移; PbS-TBAI/PbS-EDT双配体器件的光伏性能最优,能量转化效率达到4. 43%;随着空气暴露时间的增加,PbS-TBAI/PbS-EDT双配体器件和PbS-TBAI单配体器件表现出相似的性能变化趋势,于3 d后达到最优光伏性能,而PbS-EDT单配体器件的空气稳定性差,3 d后的能量转换效率下降至初始效率的1/4。本工作的研究结果将不仅有助于加深对PbS胶体量子点电池性能变化规律的认识,而且有望促进该类电池制备技术的进一步优化。     

纯蓝光ZnSe基核/壳结构量子点的合成与发光性能

探索了纯蓝光ZnSe基核/壳结构量子点的合成方法,研究了各种反应参数对量子点发光性能的影响,通过Te元素掺杂和尺寸调控相结合的方法使量子点发光波长红移至蓝光波段,并通过引入氟化锌对表界面缺陷进行腐蚀/钝化,从而提高了所制备量子点的发光强度。结果表明,当初始反应温度为200℃、初始反应时间为120 min时,得到的ZnSe核可以实现380 nm波长的发光,且更加适合后续的Te元素掺杂;当Te和Se的摩尔比为0.01时,所合成的ZnSe基核/壳量子点在实现442 nm波长的蓝色发光的同时,保持了15 nm的窄发光半峰全宽;当Zn F₂的添加量为1.5 mmol时,量子点的发光强度比不添加ZnF₂时提升了约3倍;量子点尺寸均一且在正辛烷中保持了高分散性,具有良好的成膜性,所制备出的量子点薄膜表面致密平滑无明显裂纹。本研究结果有助于促进高质量无毒蓝光ZnSe基核/壳量子点合成技术的发展及其在下一代显示技术中的应用。     

碘化钾对两步法制备钙钛矿薄膜及其电池性能的影响

有机-无机杂化钙钛矿太阳电池因具有光电转化效率高和制备成本低廉等优点而备受关注.钙钛矿薄膜中的缺陷是限制钙钛矿电池性能进一步提升的重要因素,而缺陷调控又依赖于薄膜制备方法的发展和进步.两步法是制备钙钛矿薄膜和电池的主要方法之一,但目前对在两步法前驱液中引入添加剂如何影响钙钛矿薄膜结晶过程和缺陷密度的认识不足.本工作致力...     

ZnO/PbS量子点异质结太阳能电池结构调控研究

利用氧化锌溶胶-凝胶(Sol-Gel)、锌盐乙醇溶液(ES)和氧化锌纳米粒子溶液(NP)三种不同的籽晶层前驱液,在ITO衬底上通过化学浴沉积方法(CBD)制备出了一维氧化锌纳米棒阵列薄膜,并在所制备的氧化锌纳米棒阵列薄膜上构筑了具有“三维”异质结结构的PbS量子点太阳能电池.通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和透射光谱分析等研究了籽晶层对氧化锌纳米棒阵列薄膜形貌、结构和光学性质的影响;结合电池性能测试结果,比较分析了“三维”异质结结构和“平面”异质结结构对电池性能的影响.结果表明:在ES籽晶层上生长的氧化锌纳米棒阵列薄膜的取向性最好,Sol-Gel次之,NP最差;在ES和Sol-Gel籽晶层上生长2h的样品透射率在80;左右;与“平面”异质结结构PbS量子点电池相比,基于氧化锌纳米棒阵列薄膜制备的“三维”异质结结构电池的短路电流可提高40;,表明“三维”异质结结构有利于载流子的分离和输运.