Mg_2Si薄膜的光敏电阻特性研究

采用磁控溅射技术、退火工艺和丝网印刷技术,在N-Si(111)(ρ1000Ω·cm)衬底上分别溅射厚度为360nm、400nm、440nm、480nm、520nm、560nm的Mg膜,制备一系列Mg_2Si薄膜,然后在其上印刷叉指Ag电极、经烧结制备光敏电阻.通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、光谱响应测试系统、半导体器件分析仪和光照响应测试系统对样品的晶体结构、表面形貌、光谱响应、I-V特性以及亮暗电阻进行表征和分析.结果表明:成功制备出单一相Mg_2Si薄膜,且在晶面(220)处出现最强衍射峰;随着薄膜厚度增加,样品衍射峰强度先增加后减小,薄膜表面连续性和致密性良好;在波长为900nm~1200nm范围内光敏电阻表现出良好的光谱响应特性;光电流强度先增加后减小;Mg膜厚度为480nm时光电流强度最大.I-V特性始终呈一条直线,表明其间具有良好的欧姆接触;在光强为1mW/cm~2、波长为1100nm的光照下,亮电阻和暗电阻均随着Mg薄膜厚度增加先减小后增加,Mg薄膜厚度为480nm时,相应的光敏电阻阻值最小且此时的暗电阻、亮电阻比值为1.43×10~3,具有较好的灵敏度.     

基于silvaco-TCAD的In0.53Ga0.47As/InP红外探测器的仿真

采用silvaco-TCAD研究In0.53Ga0.47As/InP SAGCM-APD光电探测器,对探测器的结构参数对器件的电场分布、击穿电压和贯穿电压的影响进行仿真分析。研究表明电荷层对器件内部电场起到更好的调节作用,但过高的电荷层面密度会导致APD探测器的击穿电压与贯穿电压之差减小。倍增层厚度的增加使击穿电压先减小后增高,贯穿电压线性增加,同时耗尽层宽度变大,使器件电容减小。当倍增区厚度1 μm、偏压为-5 V时,器件电容密度达到了4.5×10-17 F/μm。反向偏置电压为30 V时,APD探测器在1.31 μm和1.55 μm波长下的响应度分别达到1 A/W和1.1 A/W     

稀土元素Lu，Sc掺杂GaN光电特性的第一性原理研究

基于密度泛函理论,采用广义梯度近似（GGA+U）平面波超软赝势方法,计算了本征GaN和稀土元素Lu、Sc掺杂GaN体系的电子结构和光学性质.结果表明：计算得到本征GaN的禁带宽度为3.37 eV,与实验值（3.39 eV）接近. Lu掺杂后GaN体系带隙变窄,而Sc掺杂后诱导了深能级杂质,带隙变宽,但仍为直接带隙半导体.掺杂后体系均发生畸变,晶格常数和体积增大,且在费米能级附近产生杂质带. Lu、Sc掺杂GaN体系的静态介电常数较本征GaN（4.50）均有所增大.Lu、Sc掺杂后体系介电常数虚部整体左移,光吸收边往低能方向移动,发生了红移现象.计算结果对稀土元素Lu、Sc掺杂GaN高压光电材料的开发和研究提供了理论依据.     

Mg2Si:Fe 电子结构及磁性的理论研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法研究了Mg_2Si:Fe体系的电子能带结构、态密度和磁性.结果表明:掺入的Fe原子优先占据晶格中的空隙位,也可能代替晶格中的Mg位.从能带结构和态密度可以看出,当Fe原子位于晶格中空隙位时,系统显示出金属性;当Fe占据Mg位置时,对于自旋向上电子态,体系有一带隙存在,系统呈现明显的半导体特性;对于自旋向下电子态,Fe的替位掺杂在该体系内引入新的杂质能级,杂质能级与导带价带分离,且100%自旋极化.两种位置的杂质,上自旋电子和下自旋电子的态密度均明显不对称,诱导出铁磁性,且铁磁性主要由于Fe的3d态电子诱导产生.Fe位于空隙位时,Fe原子的磁矩为1.69μB;Fe占据Mg位时,Fe原子的磁矩为1.38μB,说明原子磁矩与其所占位置和配位情况有关.     

Lu掺杂AlN的电子结构和光学性质的第一性原理研究

为了探索AlN在光电器件中的潜在应用,采用第一性原理计算了不同Lu掺杂浓度(以原子分数x表示)的AlN(Al_1-xLu_xN)的电子结构和光学性质。研究结果表明,Al_1-xLu_xN的超胞体积随着Lu掺杂浓度的增加而增加,而带隙则相反。Al_1-xLu_xN的静态介电常数在低能区随掺杂浓度的提高而提高,随后逐渐趋向一致。随着Lu掺杂浓度的增加,反射率和吸收系数的峰值强度降低,峰值向较低能量方向移动。Al_1-xLu_xN的能量损失光谱表现出明显的等离子体振荡特性,且峰值低于本征AlN。Al_1-xLu_xN的光电导率在低能区随能量的增加而急剧增加。     

基于Bohr-Sommerfeld量子理论的X射线光谱分析

基于Bohr-Sommerfeld量子理论,研究了特征X射线的产生机理,导出了一个按原子序数来计算特征X射线波长的公式.同时对计算推导的波长值做了系统的误差分析,得到了相对误差的规律.结果表明,计算推导的波长值与实验得到的波长值非常接近,并且在实际应用中该公式也更为简便. 关键词： Bohr-Sommerfeld量子理论 特征X射线 波长 误差分析     

Co元素掺杂CrSi2的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法,对Co掺杂CrSi₂的几何结构、电子结构和光学性质进行了计算与分析.结果表明,掺杂后的CrSi₂晶格常数无明显变化,禁带宽度增大.由于Co元素3d电子的影响,在费米能级附近出现了杂质能级.掺杂后的CrSi₂复介电函数虚部在低能方向发生红移,在小于1.20 eV,大于2.41 eV的能量范围内光跃迁强度增强.吸收系数的主峰向高能方向移动,峰值增大,在小于1.38 eV,大于3.30 eV的能量范围改善了CrSi₂对红外光子的吸收.光电导率的主峰向高能方向移动,在小于1.16 eV,大于2.36 eV的能量范围内光电导率增强,说明掺杂Co元素后改善了CrSi₂特别是红外光区的光电性质,计算结果为CrSi₂光电器件的研究制造提供了理论依据.     

基于狭义相对论转动质量效应的X-ray光谱分析

基于狭义相对论的基本观点,研究了特征X-ray的产生机理,分析了在狭义相对论下转动质量效应对X-ray光谱的影响,导出了一个计算X-ray特征波长的公式,同时对计算推导的特征波长值做了系统的误差分析,得到了相对误差的规律。结果表明,计算推导的波长值与实验的波长值相比是非常的接近的,并且随着原子序数的增加,转动质量效应对特征波长的影响越来越明显,研究结果在实际应用中对分析特征X-ray光谱具有一定的参考意义。     

高分子网络凝胶法低温合成YAG：Tb3+荧光粉

以金属硝酸盐为原料,丙烯酰胺为聚合单体以及N,N-亚甲基双丙烯桥酰胺为胶联剂,采用高分子网络凝胶法在低温下合成精细粒度Y₃Al₅O₁₂:Tb³⁺(YAG:Tb³⁺)荧光粉。分别用热重-差热分析(TG-DTA)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM),以及激发和发射光谱测量对样品进行了表征,考察了烧结温度对样品结晶程度、颗粒大小的影响,以及样品发光性能与烧结温度和Tb³⁺浓度的关系。结果表明:YAG晶相形成温度为850℃;粉体颗粒大小均匀,随着烧结温度的升高,颗粒粒径增大,结晶程度提高;观察到Tb³⁺中4f-5d的吸收带以及⁵D₄-⁷F_j(j=6,5,4,3)的特征发射带,最强吸收与最强发射分别发生在272,541.8 nm,与量子理论(E=1.24/λ)的计算结果相吻合,其发光强度随烧结温度的升高而增强;观察到了Tb³⁺在Y₃Al₅O₁₂中的浓度猝灭现象。     

磁控溅射辉光放电特性的模拟研究

采用二维、自洽的PIC/MCC (particle-in-cell with Monte Carlo collision) 方法,模拟了磁控溅射辉光放电过程, 重点讨论了工作参数对放电模式和放电电流的影响. 模拟结果表明, 当工作气压由小到大或空间磁场从强到弱变化时, 放电模式会从阴极空间电荷主导的放电模式过渡到阳极空间电荷主导 的放电模式.在过渡状态,对应的工作气压与磁通密度分别为0.67 Pa和0.05 T; 随着工作气压的增大,放电电流先增大后趋向平衡,当工作气压超过2.5 Pa时,电流开始随工作气压的增大而减小; 而阴极电压增大时,放电电流近似线性增加.