不同衬底材料的ZnO／Si异质结I-V及光电特性

采用脉冲激光沉积(PLD)技术和微电子平面工艺,用不同表面掺杂的Si作为衬底制备了ZnO/Si异质结,并且以p-Si(p-)为衬底制备了ZnO(含Mn0.2%)/Si异质结、包含SiC缓冲层的ZnO/SiC/Si和ZnO(含Mn0.2%)/SiC/Si结构,测试了样品的XRD曲线、I-V特性曲线和P-E(光电响应)特性曲线.结果发现ZnO/n-Si结有很低的反向暗电流,SiC缓冲层能提高反向击穿电压,ZnO/p-Si(p )异质结能有较强的光电响应,ZnO/n-Si(n-)更适合作为大波段区间的光探测器.还发现波长470,480,490nm处类似于声子伴线的光谱结构.     

ZnO纳米线阵列/p-Si异质结的合成及其整流特性

利用化学汽相沉积,在没有催化剂的p-Si衬底上一步合成ZnO纳米线阵列,构成ZnO阵列/p-Si异质结.电流-电压性能测试显示该结构具有较好的整流特性,漏电流较小,4V时约为0.05 mA.异质结理想因子偏高,1.86(0.5~2.25 V)和5.92(在2.25~2.7V),主要原因可能ZnO纳米线阵列底与Si之间存在较高的缺陷密度.提供了一种简单的合成ZnO阵列/p-Si异质结方法,不需要在Si衬底上预先合成ZnO缓冲层和催化剂,同时结构具有较好整流性能,对ZnO器件的设计合成及应用有一定的参考价值.     

硅衬底对纳米ZnO/p-Si异质结酒精敏感性能的影响

采用射频磁控溅射的方法在不同电阻率的p型硅衬底上沉积氧化锌薄膜,制备了ZnO/p-Si异质结。通过X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分析ZnO薄膜的物相结构和表面形貌。研究室温下不同电阻率的硅衬底对ZnO/p-Si异质结电流-电压特性和酒精敏感特性的影响。结果表明:ZnO薄膜结晶情况良好,具有高度的c轴择优取向,表面颗粒分布均匀;ZnO/p-Si异质结酒精敏感性依赖于p-Si衬底,当p-Si衬底的电阻率为10～20Ω.cm时,其气敏性能最强;该异质结在+4.0 V的偏置电压下,对0.024 g/L酒精气体的灵敏度为39.7%。     

ZnO纳米管阵列/p-Si异质结构的低温控制合成及其光电性能

通过选择性腐蚀ZnO纳米棒,在p型Si衬底上低温合成了ZnO纳米管阵列,构成ZnO纳米管阵列/p-Si异质结构(n-ZnONT/p-Si).ZnO纳米管阵列光致发光谱显示,在378 nm处出现了很强的紫外发射峰,而在500 nm左右有一个较宽的绿色发光峰,表明ZnO纳米管具有较好的结晶性.电流-电压曲线显示,n-ZnONT/p-Si异质结构在光暗两种条件下都表现出了较好的整流特性.在紫外光照射下,反向偏压区电流出现了较大的变化,反映出n-ZnONT/p-Si异质结构有较强的紫外光响应,有望成为潜在的紫外光探测器件.     

Si/SiO2/p-Si结构的电学特性

用射频磁控溅射法在p-Si衬底上制备了Si/SiO2薄膜,利用Au/(Si/SiO2)/p-Si结构的I-V特性曲线对其电学特性进行了分析。结果表明,样品具有很好的整流作用,起整流作用的势垒存在于(Si/SiO2)/p-Si界面附近。     

ZnO欧姆电极制备与n-ZnO/p-Si异质结紫外光电特性

基于ZnO形成的机理,运用半导体能带理论,分析了金属和ZnO的欧姆接触和肖特基接触特性;在p-Si衬底上,采用直流及射频溅射获得掺Al的ZnO薄膜;用电子束蒸发In/Ag、In/Al、Ti/Au,微电子光刻工艺制作范德堡、传输线、梳状电极和n-ZnO/p-Si异质结UV增强光电探测器,并在200～500℃时,在氩气保护下制作合金样品,测量样品的I-V特性、电阻率、载流子浓度、异质PN结的UV光谱响应,以及对XPS结构组分进行分析等.测试结果表明,采用金属功函数低的In、Ti做中间导电层,并在400℃退火合金后,In/Ag、In/Al、Ti/Au与n-ZnO薄膜形成了良好的欧姆接触.     

MoS2/Si异质结的接触和伏安特性的研究（英文）

单层硫化钼(MoS2)因具有直接带隙和特殊的六方晶系层状结构,而呈现优异的光学特性和电学特性。基于p-n结扩散模型推导了MoS2/Si异质结的接触特性和伏安特性,分析了不同施主掺杂浓度(n-MoS2)和受主掺杂浓度(p-Si)对能带结构和输运特性的影响。研究表明:MoS2/Si异质结的内建电势和势垒区宽度由施主、受主掺杂浓度共同决定。随着掺杂浓度的升高,内建电势VD逐渐增大,而势垒区宽度XD呈明显减小的趋势。另外,发现p-Si的受主掺杂浓度决定了MoS2/Si异质结的电流密度和反向饱和电流密度,均随着p-Si的受主掺杂浓度的增大而减小,但与n-MoS2的掺杂浓度关系不大。     

C-Si/GD μC-Si:H异质结的一些性质

在单晶硅衬底上淀积掺硼(或磷)的μC—Si:H 薄膜可制成 C—Si/GDμC—Si:H 异质结。掺杂μC—Si:H 薄膜是由辉光放电制备,它的电导率约 1000S/m 光学带隙是1.6eV,淀积温度是280℃。该结具有好的 I—V 特性曲线,可以用整流扩散理论解释它。反向击穿电压取决于晶态衬底的电阻率。退火实验指出,在650℃以下,该结的 I—V 特性是稳定的。讨论了异质结的有关性质。     

基于扩散模型的ZnO/p-Si异质结伏安特性研究

为了揭示ZnO/p-Si异质结的导电机理,基于p-n结扩散模型和Anderson扩散模型推导了ZnO/p-Si异质结在理想情况下的伏安特性,并分析了掺杂浓度、工作温度以及能带补偿的影响.结果表明:当正向偏压超过势垒高度时,界面两边多数载流子由耗尽变为堆积,形成反向势垒,对异质结的正向电流起阻碍作用;当外加正向电压等于内...     

Si上Ge薄膜特性研究

为了克服Ge雪崩光电二极管(APD)中因Ge的电子与空穴的碰撞离化系数相差不大带来的的较大噪声的缺点,拟研制一种新的器件--Ge/Si的吸收倍增分离雪崩光电二极管(SAM-APD). 先在n-Si衬底上用B+ 注入和分子束外延(MBE)2种方法分别形成p-Si,然后用MBE的方法在其上外延一层Ge膜.利用透射电镜、X光双晶衍射、Hall剥层测量等方法对Ge膜的单晶质量、电特性以及材料的p-n结特性做了分析比较,得到的结论是:Ge膜的单晶质量、电特性都比较好,直接生长的Ge膜的质量要优于经离子注入的Ge膜;但p-n结特性却是经离子注入的要好于直接生长的.     

异质结光生电荷分离机制与光电性质研究

将不同质量分数还原氧化石墨烯(RGO)与Cu_4Bi_4S_9(CBS)纳米带复合,制备成不同比例复合体系(CBS-RGO).以ZnO纳米线为电子受主,CBS或CBS-RGO为电子施主,详细研究了ZnO/CBS、ZnO/CBS-RGO两类异质结构及对应体相异质结太阳能电池的光电性质.随着RGO含量逐步增加,CBS-RGO对应稳态光伏性质逐渐增强,当RGO达到1.6%时,CBS-RGO具有最佳光伏响应强度,随后其光伏性质逐渐减弱.此外,ZnO/CBS-RGO呈现出了优于ZnO/CBS的光伏响应特性.在相同正外电场作用下,ZnO/CBS-RGO同样具有明显优于ZnO/CBS的光电性质;逐步提高外电场,ZnO/CBS-RGO光伏响应增加更为显著.基于1.6%RGO,ZnO/CBS、ZnO/CBS-RGO两类体相异质结太阳能电池最高光电转换效率分别为1.5%和3.6%.从异质结厚度、能级匹配、CBS与RGO接触界面、RGO导电网络及其优越的电子传输特性几个方面,分析了体相异质结构中光生电荷分离的机制以及多通道协同传输对光电性质的作用.     

SnO2薄膜与n-SnO2/p-Si异质结光电特性的研究

基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法,建立SnO2超晶胞模型并进行几何结构优化,对其能带结构进行了模拟计算．结果显示,导带底和价带顶位于G点处,表明SnO2是一种直接带隙半导体．同时,采用脉冲激光沉积法分别在蓝宝石衬底和Si衬底上制备出SnO2薄膜及n-SnO2/p-Si异质结．扫描电镜结果表明,SnO2薄膜晶粒均匀．霍尔测试结果表明,SnO2薄膜载流子浓度高达1.39X1020cm-3．吸收谱测试表明,SnO2薄膜光学带隙为3.37eV．n-SnO2/p-Si异质结的I-V曲线显示出其良好的整流特性．     

Si衬底掺杂浓度对InGaN/Si异质单结太阳电池性能的影响

【目的】研究p-Si衬底掺杂浓度对InGaN/Si异质单结太阳电池性能的影响,为制备高效太阳电池提供理论基础。【方法】将器件的n-InGaN掺杂浓度固定为10~(16 )cm~(-3),在改变p-Si衬底掺杂浓度N_A的情况下,采用一维光电子和微电子器件结构分析模拟软件(AMPS-1D)对InGaN/Si异质单结太阳电池器件的各项性能参数进行模拟。【结果】随着掺杂浓度N_A的升高,电池的电流密度J_(SC)和填充因子FF随之升高,当到达一定高的掺杂浓度范围时(N_A5.00×10~(17)cm~(-3)),J_(SC)基本保持不变,约为28.12mA/cm~2,FF保持在0.85左右且变化不大。开路电压V_(OC)和光电转换效率E_(ff)与掺杂浓度的大小呈正相关关系,随着N_A的增大,V_(OC)、E_(ff)缓慢增大。【结论】高掺杂浓度下的太阳电池具有较好的光电转换效率。低掺杂浓度的太阳电池光电转换效率较低,这是因为其对应的尖峰势垒高度和宽度均较大,影响了光生载流子的输运。     

LCMO,LSMO单、双层薄膜的制备和电学性质

采用脉冲激光沉积法在Si衬底上沉积La1-xCaxMnO3,La1-xSrxMnO3(x=0.2,0.5,0.8)单钙钛矿锰氧化物单层膜和双层膜.采用LCR仪等分析测试手段研究了薄膜异质结的电流-电压特性.I-V特性曲线表明:单钙钛矿La1-xCaxMnO3/Si和La1-xSrxMnO3/Si均表现出了与传统p-n结相似的整流特性,但是La1-xCaxMnO3/Si的整流特性要明显优于La1-xSrxMnO3/Si,这可能是因为La1-xCaxMnO3同衬底晶格常数更为匹配且Sr掺杂引起的晶格畸变场势阱更深的缘故.在双层膜结构中可能是由于能带结构的原因,按La1-xSrxMnO3/La1-xCaxMnO3/Si顺序排列的异质结相当于p+-p-n结构,I-V特性明显类似传统的整流特性,而La1-xCaxMnO3/La1-xSrxMnO3/Si顺序的异质结相当于n-p-n型,整流特性不明显.     

电容-电压法测定纳米硅的禁带宽度

在 p型单晶硅衬底上沉积1层n型纳米硅薄膜制成nc Si/c Si异质结二极管, 测量了异质结的 C V特性. 根据C V实验曲线, 计算出异质结的接触电势差, 再用接触电势差计算了导带的偏移量, 进而求得禁带宽度. 计算结果与其他文献报道的结果符合得很好.     

nSi/pSi0.8Ge0.2/nSi与nSi/pSi/nSi晶体管直流特性的比较

采用一维有限差分方法,对生长在Si(001)衬底上的Si0.8Ge0.2应变基区异质结双极晶体管(HBT)与Si同质结双极晶体管(BJT)的直流特性进行了数值分析;给出了高斯掺杂情形下,基区中Ge含量为0.2的Si0.8Ge0.2HBT与Si同质双极结晶体管(BJT)的共射极电流放大系数图、Gummel图、平衡能带图和基区少子分布图,对比结果表明基区中Ge的引入有效地改善了晶体管的直流放大性能;其次对Si0.8Ge0.2HBT与SiBJT的大电流特性进行了比较,证实了在大电流下异质结基区少子向集电区扩展引起的异质结势垒效应,使Si0.8Ge0.2HBT的直流放大系数比SiBJT的放大系数下降更快这一实验结果.     

利用MOCVD在Si衬底上制备立方相Mg_(0.25)Zn_(0.75)O薄膜及日盲探测器

采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法在Si衬底上实现了立方结构的Mg0.25Zn0.75O薄膜生长。在此基础上,实现了Mg0.25Zn0.75O/n-Si异质结型日盲紫外探测器。该探测器在-5 V偏压下,器件暗电流为0.02 m A。在0 V偏压下的峰值响应位于大约280 nm处,响应度为1.2 m A/W。     

ZnO/SnS复合薄膜的制备及其光伏性能

利用n型氧化锌和p型硫化亚锡制备ITO/ZnO/SnS/Al结构的pn结太阳能电池.首先采用射频磁控溅射法在ITO衬底上制备ZnO薄膜,再用真空蒸发镀膜法沉积SnS薄膜以形成异质结,并利用X射线衍射(X-raydiffraction,XRD)光谱、透射光谱和I-V曲线来表征薄膜和器件的性能.讨论在不同溅射功率和工作气压下制备的ZnO薄膜对光吸收情况和所形成异质结器件的影响,测量不同沉积时间制备的ZnO薄膜相应的器件的开路电压、短路电流密度和填充因子.结果表明,当工作气压和溅射功率分别为0.2 Pa和150 W,沉积时间为40 min时得到的ZnO薄膜能获得较好的异质结且器件的性能达到最优化.该最优器件的短路电流密度JSC为1.38 mA.cm-2,开路电压V为0.42 V,填充因子F为0.40.     

Bi2Te3/Si异质结中的侧向光伏效应

碲化铋(Bi₂Te₃)是一种典型的拓扑绝缘体材料,在热电、光电和自旋电子学领域具有广阔应用前景.本文采用脉冲激光沉积技术在Si衬底上制备了不同厚度的Bi₂Te₃薄膜,详细研究了Bi₂Te₃/Si异质结中的侧向光伏响应特性.结果表明,该异质结的侧向光伏响应强烈依赖于Bi₂Te₃层厚度,随厚度增加呈现先快速增加至一极值,然后逐渐减小的变化趋势.用不同波长和功率的激光照射测量时发现,该异质结具有405~808 nm的较宽响应波段,且位置灵敏度随激光功率增加而增大并最终趋于饱和,其中671 nm的侧向光伏响应性能最好,最高位置灵敏度达到3.4×10^-2 V/mm.以上结果为研发基于Bi₂Te₃的高灵敏、宽波段光位敏探测器提供了重要参考.     

Au/Ge/SiO2/p-Si结构中的电流输运特性

用射频磁控溅射双靶交替淀积的方法在p-Si(100)衬底上制备了Ge/SiO2薄膜,利用Au/Ge/SiO2/p-Si结构的I-V特性曲线研究了该结构的电流输运机制.分析表明,在较低的正向偏压和反向偏压下,电流输运机制分别为Schottky发射和欧姆输运电流;而在较高的正向偏压下,Frenkel-Poole发射和空间电荷限制电流两种机制共同作用.