有机LED器件结构对其内部电场和电荷分布的影响

利用高电场作用下载流子的Fowler-Nordheim(F-N)隧穿理论,建立了双层结构有机发光二极管(LED)器件载流子的动力学方程,通过计算机模拟,研究了稳态条件下势垒参数、外加电压、阳极区和阴极区的厚度等因素对器件内部电场和电荷分布的影响.结果表明:有机LED内部阴极区与阳极区的电场分布、内界面两侧积累的载流子面密度跟势垒高低、膜层厚薄以及外加电压大小密切相关,各功能层之间的能级匹配和厚度匹配对于器件结构优化和性能改善具有重要作用.     

电极表面涂敷对电荷注入的影响

在强电场的作用下，绝缘介质中的载流子除杂质离子外一般是徕自电极注入，文中采用电极表面涂敷改性ＳＰ硅漆，形成“金属电极－涂敷层－涂体介质”复合界面，有效地降低了电极注入强度，由地电极注入与其极板极性有着密切关系，还讨论了涂敷不同极性的电极极板对电荷注入的影响。     

GaN基p-i-n型紫外探测器光生载流子屏蔽效应模型

通过求解光生载流子连续性方程,得出GaN基p-i-n型紫外探测器耗尽层中的光生载流子密度分布.根据泊松方程计算了光生载流子屏蔽电场,并通过数值计算方法将光生载流子屏蔽电场引入器件模型,建立了光生载流子屏蔽效应模型.在此基础上,讨论了光生载流子屏蔽效应对p-i-n型探测器耗尽区光生载流子密度分布的影响,并分析了外加偏压、入射光功率以及载流子寿命对光生载流子屏蔽效应模型的影响.结果表明光生载流子屏蔽效应对器件性能的影响是非单调的,且通过调节外置偏压可以得到最大载流子漂移速度和最小器件响应时间.     

金属表面的电荷层

由于电子在金属表面和内部所受到的势场不同,因而表面上的电荷密度与内部不一样.在内部,电子和晶格的正负电荷的平均密度相等,呈中性.在表面,两者不相等,于是出现了表面电荷.为了使金属内部的电场保持为零,在表面的内层必出现一层符号相反的电荷层来屏蔽表面电荷在内部所产生的电场.这样一来,在金属表面就出现了偶电层.     

GaAs光电导开关非线性锁定效应的机理研究

根据光激发电荷畴模型,研究强电场条件下,半绝缘GaAs光电导开关体内热电子的瞬态输运过程及载流子与晶格相互作用的性质,并对光激发单极电荷畴的形成、生长、输运及达到稳定平衡状态的全过程进行了分析。认为GaAs光电导开关的非线性锁定效应是光激发单电荷畴处于稳定平衡状态时的必然结果,同时,电荷畴内部及前端的强电场区域伴随有热电子强烈的局部碰撞电离和辐射复合作用,使载流子迅速雪崩倍增,形成输出电脉冲的超快上升沿,强电场区出现在GaAs光电导开关的阳极周围,在电荷畴到阳极之间将发生强烈的碰撞电离和辐射复合发光,形成丝状电流。     

pMOSFET的NBTI退化机理及内在影响因素

研究了P型MOSFET的NBTI效应退化机理,以及栅氧化层电场和沟道载流子浓度对NBTI效应的影响.首先,通过电荷泵实验对NBTI应力带来的p M OSFET的界面损伤进行了测试,并利用TCAD仿真软件对测试结果进行分析,结果表明该器件的NBTI退化主要由其沟道区的界面态产生引起,而电荷注入的影响相对可以忽略.然后,通过施加衬底偏置电压的方法实现了增加器件栅氧化层电场但保持沟道载流子浓度不变的效果,进而研究了栅氧化层电场和沟道载流子浓度2个内在因素分别对NBTI退化的影响.最后,通过对比不同栅极电压和不同衬底偏置电压条件下器件的2个内在影响因素变化与NBTI退化的关系,证明了p MOSFET的NBTI效应主要由器件的栅氧化层电场决定,沟道载流子浓度对器件NBTI效应的影响可以忽略.     

一个关于低密度聚乙烯中的电荷包注入的物理模型

低密度聚乙烯在直流电场下的电荷包行为注入的现象已经被多次报导,但其中的原理尚未得到合理的解释.目前针对低密度聚乙烯(LDPE)在直流电场下出现的电荷包行为主要有以下两种观点(1)电极注入的过量电荷在外加电场作用下形成电荷包向另一个电极迁移,在传输过程中电荷包中的电荷不断被材料中的陷阱捕获而逐渐衰减.(2)材料中的杂质分子在局域强场效应作用下离解产生大量载流子,电荷包在移动过程中存在散射与衰减.这两种机制在描述电荷包的行为时都存在一定的困难.作者利用激光压力波法(PWP)对低密度聚乙烯(LDPE)在较低直流电场(约50kV/mm)下的空间电荷包注入现象进行了测量,并尝试从耿氏效应(Gunn)来讨论分析空间电荷包行为.     

气固绝缘系统电场模型的建立与求解方法

针对目前气固绝缘系统直流电场计算所普遍采用的恒定电流场计算方法过于简化,尤其对于电流密度存在饱和现象的气体介质计算误差较大的问题,建立了基于介质内部和分界面上电荷驰豫过程的复合绝缘系统的电场模型,通过构建自由电荷密度方程并实时计算电荷产生的泊松场分布,获得了体电荷和界面电荷密度分布的暂态变化过程;建立了基于气体自然电离和离子迁移、扩散运动的弱电离气体的电导模型,准确表征了气体电流密度与场强的非线性关系。制作了常用于GIS/L的柱式绝缘子实验模型,测量了直流电压下绝缘子表面的电位分布,并与计算结果进行了对比,结果表明:计算得到的表面电位分布的整体变化趋势以及各电位峰位置均与测量结果吻合较好;发现弱电场下绝缘子配置嵌件时表面主要积聚同号电荷,强电场下则正好相反,同时负极性电压下的阴极发射电子过程将增大空气侧电流密度。     

T型有机器件自旋注入效率的提高

考虑到有机半导体中特殊的载流子电荷自旋关系,建立了一个自旋注入有机半导体的简单的T型器件模型,运用自旋扩散理论计算得出了此模型的电流白旋极化率并与铁磁／有机半导体异质结构的注入效率进行了比较．理论计算发现T型模型中通过调节分支电流的大小会使自旋极化率较铁磁／有机半导体模型有明显的提高,并讨论了极化子比率、外加电场、自旋相关界面电阻以及有机半导体电导率等因素对电流自旋极化性质的影响．     

输运层对双层器件电致发光效率的影响

建立了双层器件载流子输运与复合发光的多势垒的理论模型,用以描述高场下载流子输运与复合发光的机理,并详细讨论了输运层势垒及外加电压对器件复合效率的影响.结果表明:双层器件的发光是载流子隧穿内界面后在两有机层(输运层)中的复合发光,输运层的势垒宽度和高度对器件发光效率的影响很大,且阴极区(阳极区)的势垒宽度双势垒高度对其影响更大;同时也可看到电场对复合区域具有调制作用.     

MOS器件的热载流子效应

热载流子效应产生的原因，首先是在沟道强电场中形成迁移率偏低的热载流子，然后由于碰撞电离而使热载流子大量增加。热电子和热空穴能够越过界面势垒向栅氧化层发射。进入栅氧化层的热载流子，或者穿透氧化层，或者造成随时间而增加的界面态，或者造成载流子陷阱。热电子或热空穴也可以受结电场的作用而进入衬底。抑制热载流子效应的方向，一是在沟道两侧制作轻掺杂区，以降低沟道电场强度；二是对栅氧化层进行氮化处理和提高氧化温度，以改善氧化层的质量，增强抗热载流子效应的能力。     

利用背面Ar+轰击改善n沟MOSFET线性区的特性

研究了利用背面Ar^ 轰击改善n沟金属－氧化物－半导体场效应晶体管（n-MOSFET)线性区的特性，用低能量（550eV)的Ar^ 轰击n-MOSFET芯片的北面，能有效地改善其线性区的直流特性，如跨导，沟道电导，阈值电压，表面有效迁移率以及低频噪声等，实验结果表明，随着轰击时间的增加，跨导，沟道电导和表面有效迁移率光增大，然后减小，阈值电压先减小，随后变大；而低频噪声在轰击后明显减小，实验证明，上述参数的变化是硅－二氧化硅界面态密度和二氧化硅中固定电荷密度在轰击后变化的结果。     

单层有机发光二极管中电场与载流子密度的分布

建立了单层 (有机发光二极管 )中载流子注入、输运和复合的理论模型 ,通过求解非线性Painleve方程得到了电场强度随坐标变化的解析函数关系式 ,计算并讨论了载流子迁移率对电场强度、载流子密度等的影响。结果表明 :空间电荷分布不均匀造成了电场强度的不均匀分布。当在器件中占主导地位的载流子具有较低的迁移率或少数载流子具有较高的迁移率时 ,有利于载流子的输运与复合 ,发光性能可得到较大提高。     

Signature of optimal doping in Hall-effect measurements on a high-temperature superconductor

High-temperature superconductivity is achieved by doping copper oxide insulators with charge carriers. The density of carriers in conducting materials can be determined from measurements of the Hall voltage--the voltage transverse to the flow of the electrical current that is proportional to an applied magnetic field. In common metals, this proportionality (the Hall coefficient) is robustly temperature independent. This is in marked contrast to the behaviour seen in high-temperature superconductors when in the 'normal' (resistive) state; the departure from expected behaviour is a key signature of the unconventional nature of the normal state, the origin of which remains a central controversy in condensed matter physics. Here we report the evolution of the low-temperature Hall coefficient in the normal state as the carrier density is increased, from the onset of superconductivity and beyond (where superconductivity has been suppressed by a magnetic field). Surprisingly, the Hall coefficient does not vary monotonically with doping but rather exhibits a sharp change at the optimal doping level for superconductivity. This observation supports the idea that two competing ground states underlie the high-temperature superconducting phase.     

多晶硅发射极晶体管的数值分析及模拟

通过对多晶硅发射极晶体管（ＰＥＴ）的多晶硅及界面层导电特性的分析， 得到单晶发射区边界上电流密度与少子浓度之间的关系式，并以此为自洽的 边界条件，在单晶区数值求解一组描述晶体管电学特性的微分方程，得到晶 体管内部电势分布和载流子分布以及ＰＥＴ的端电流特性．     

稳恒电流磁场与库仑电场的关系研究

用电磁学方法证明了电流元产生元磁场的3个方程的等价性;由稳恒电流元的磁场表达式导出了元磁场与载流电荷元产生的库仑电场的关系。讨论了该表达式的物理意义,指出,该表达式明确指出稳恒磁场是由电荷的定向运动产生的;稳恒磁场是以光速传播的,为否定＂超距作用＂的观点提供了新的依据。认为v×dE/c2表示了库仑电场力的无功功率,由此可知,稳恒电流的磁场可以由载流电荷库仑力的无功功率表示。这样的结果有利于初学电磁学的人正确理解磁场的产生、来源和传播。讨论了运用新的表达式求解磁场的方法,指出,运用电荷密度与载流子定向运动速度的乘积等于电流密度和点电荷的库仑场表达式的方法求解磁场甚为方便,如此做法可以省去传统的求解磁场必须掌握的复杂计算方法。并由此推断超导载流子的平均定向运动速度远远大于正常导体内载流子的定向运动速度,否则,超导电流不可能产生几十个特斯拉的磁场。     

掺杂Cu2O 纳米粒子的近晶相液晶显示器件的电-光特性

驱动电压的大小是液晶显示器件的重要指标,关系到产品的制造成本、能耗和安全性及实用性. 近年来,为了使液晶显示器件达到驱动电压更低、响应更快、色彩更鲜明、画质更好、更节能等要求,研究者将目光转向液晶/纳米复合技术.纳米粒子与液晶复合,在不破坏液晶原有结构的同时,将纳米材料的自身特性融入到液晶中,从而有效改善液晶的特性.研究发现,半导体纳米粒子在外加电场作用下能够产生极化电场,且无极化疲劳现象,可以有效改善液晶电光性能.本课题组选用Cu2O半导体纳米粒子作为掺杂剂掺杂于近晶相液晶8CB中,研究其对液晶电-光性能的影响.研究发现,Cu2O纳米粒子表面的正电荷能够增强其与液晶分子间的偶极作用,产生的局域电场加速了液晶分子的转动,降低了阈值电压,极大地改善了近晶相液晶的电光性能.     

Collective bulk carrier delocalization driven by electrostatic surface charge accumulation

In the classic transistor, the number of electric charge carriers--and thus the electrical conductivity--is precisely controlled by external voltage, providing electrical switching capability. This simple but powerful feature is essential for information processing technology, and also provides a platform for fundamental physics research. As the number of charges essentially determines the electronic phase of a condensed-matter system, transistor operation enables reversible and isothermal changes in the system's state, as successfully demonstrated in electric-field-induced ferromagnetism and superconductivity. However, this effect of the electric field is limited to a channel thickness of nanometres or less, owing to the presence of Thomas-Fermi screening. Here we show that this conventional picture does not apply to a class of materials characterized by inherent collective interactions between electrons and the crystal lattice. We prepared metal-insulator-semiconductor field-effect transistors based on vanadium dioxide--a strongly correlated material with a thermally driven, first-order metal-insulator transition well above room temperature--and found that electrostatic charging at a surface drives all the previously localized charge carriers in the bulk material into motion, leading to the emergence of a three-dimensional metallic ground state. This non-local switching of the electronic state is achieved by applying a voltage of only about one volt. In a voltage-sweep measurement, the first-order nature of the metal-insulator transition provides a non-volatile memory effect, which is operable at room temperature. Our results demonstrate a conceptually new field-effect device, extending the concept of electric-field control to macroscopic phase control.     

染料掺杂的向列相液晶智能调光器件的开关态特性

提出了一种染料掺杂的向列相液晶智能玻璃器件的制作过程,并研究了它的开关态特性.先在上下两基板（ITO）上涂覆聚酰亚胺取向层,将液晶平铺在下基板上,再用带有密封胶框的上基板沿同一摩擦取向方向与下基板压合,制得向列相液晶器件.未加电场时,液晶在取向层的作用下形成平行与基板的多畴排列状态;施加电场后,液晶逐渐在电场作用转向,由平行于基板的多畴排列状态转变为垂直于基板的单畴排列状态,可见光在液晶器件中由散射转为透射,由关态转为开态,从而实现其明暗的切换.染料浓度与驱动电压共同影响器件的透射率.器件开关态阈值电压随器件厚度的增大而增大,在染料液晶浓度5%,盒厚30m时,器件的阈值电压为5 V,饱和电压为15 V,此时智能玻璃的透射率最高,明暗切换特性越好.     

高压交直流输电比较研究

比较了高压交流输电和高压直流输电的差异,认为,输送同样的电能,高压直流输电损耗少的原因在于载流子在晶格势场中的能态低;由于载流子受到感应电场的作用,高压交流输电载流子在晶格势场中的能态将高于高压直流输电载流子的能态。不论高压交流输电还是高压直流输电都存在着趋肤效应,直流趋肤效应起源于载流子受到的霍尔电场力;交流趋肤效应起源于载流子除了受到霍尔电场力外,还受到了交变电场力的作用.