ZnO过渡层对Au/Hg3In2Te6肖特基接触特性的影响研究

利用脉冲激光沉积技术在Hg3In2Te6晶体表面制备ZnO过渡层,并对ZnO过渡层进行了表征.结合X射线光电子能谱深度剖析对ZnO/Hg3In2Te6界面元素的化合态进行研究,并通过半导体参数分析仪对Au/ZnO/Hg3In2Te6肖特基接触电学特性进行测试.研究结果表明,采用本实验条件可在Hg3In2Te6晶体表面获得结晶度高、表面粗糙度低,且沿(002)晶面择优生长的ZnO过渡层.同时,ZnO过渡层的引入使Au/Hg3In2Te6肖特基接触的漏电流降低一个数量级,势垒高度提高6.5;.这种现象可能是由于ZnO/Hg3In2Te6界面存在的互扩散使O原子占据了Hg原子空位,从而降低耗尽层中能级缺陷而引起.     

Pt/Hg3In2Te6接触的温度特性研究

运用直流平面磁控溅射技术在Hg3In2Te6单晶表面制备Pt金属电极,形成Pt/Hg3In2Te6接触,采用I-V测试仪在120~260 K温度范围内对其I-V特性进行测量.根据热电子发射模型,计算得到了Pt/Hg3In2Te6的肖特基势垒高度.结果表明:Pt/Hg3In2Te6形成具有整流特性的肖特基接触,肖特基势垒高度为0.46 eV.在120~260 K温度范围内,理想因子随温度增大逐渐从2.93减小至1.42.将Hg3In2Te6单晶制成红外探测器,发现了响应光谱在波长1.55 μm处峰值达到最大,在室温下峰值探测率D* 达到了1011 cm·Hz1/2·W-1.     

Cu/Hg3In2Te6欧姆接触形成机制的研究

采用电流-电压特性测试和X射线光电子能谱测试对Cu/Hg3In2Te6接触特性及其形成机制进行了研究.研究发现,当所加电压不超过10 V时,Cu/Hg3In2Te6接触的电流-电压特性曲线均呈现出良好的线性关系,表现为欧姆接触特性.经拟合,在1V、3V、5V和10 V电压下的Cu/Hg3In2Te6接触的欧姆特性系数分别为0.99995、0.99981、0.99968和0.99950.当电压增加至12 V及以上时,由于Cu/Hg3In2Te6接触势垒被击穿,导致Cu/Hg3In2Te6欧姆接触被破坏.通过X射线光电子能谱深度剖析,发现界面处的元素存在显著的扩散现象,因而导致界面元素的化学环境发生改变,引起了界面上各元素的结合能发生偏移,其中Cu2p结合能向高能方向偏移0.15 eV,而Te3d结合能向低能方向偏移0.15 eV.研究表明界面元素互扩散是促进Cu/Hg3In2Te6欧姆接触形成的主要原因.     

水热法合成纯立方铁锰矿型In2O3晶体

本文采用水热法合成了纯立方铁锰矿相In2O3晶体.以3M KOH为矿化剂,填充度35;,压力40 MPa,温度430 ℃,反应24 h,加入适量的In2O3立方铁锰矿相和金刚砂相混晶原料,经过水热反应,In2O3原料经过二次结晶全部转化成纯立方铁锰矿相,其中的金刚砂相消失,并长成几十微米多面体晶体.改用In(OH)3作前驱物,在同样的水热条件下,生成纯立方铁锰矿相,晶体成立方形,显露{002}、{020}、{200}晶面.     

生长溶液配比对MnTeMoO6晶体形态的影响

采用顶部籽晶溶液法生长Mn Te Mo O6晶体,研究了在不同配比生长溶液中Mn Te Mo O6晶体的实际生长形态,模拟计算了Mn Te Mo O6晶体的理想生长形态,探讨了生长溶液配比对晶体形态的影响,选择的3种生长溶液中Mn Te Mo O6∶Te O2∶Mo O3摩尔比分别为1∶2∶2、1∶3∶2和1∶3∶3。结果表明,在3种配比的生长溶液中Mn Te Mo O6晶体的(110)面具有最大的面网密度和最小的生长速率;生长溶液中Te O2和Mo O3的含量和比例影响了晶体在不同方向的生长速率,从而影响到Mn Te Mo O6晶体的实际生长形态。     

溶剂熔区移动法生长In∶Cd0.9Zn0.1Te晶体的性能研究

采用溶剂熔区移动法生长出掺In的Cd0.9Zn0.1Te晶体.测试了晶体轴向Zn含量分布,并对晶体的头部和中部进行了Te夹杂相、红外透过率、I-V特性曲线和PL谱图的对比测试.结果表明:头部晶体的Zn含量、红外透过率和电阻率均大于中部;而头部晶体的Te夹杂尺寸、杂质和缺陷含量均小于中部.     

共生晶体Mn2Hg4(SCN)12和MnHg(SCN)4的形成

采用恒温蒸发法从水溶液中生长Hg2+、Mn2+为双配位中心的SCN- 的配合物晶体.生长液中Hg2+含量较SCN-适当过量的条件下,出现Mn2Hg4(SCN)12晶体和MnHg(SCN)4晶体共生现象.MnHg (SCN)4晶体中Hg2+只与SCN-配位,Mn2+只与NCS-配位,而Mn2Hg4(SCN)12晶体中部分Hg2+可以同时与SCN-和NCS-配位体结合,并且部分SCN-同时和2个Hg2+结合成桥式结构.Mn2Hg4(SCN)12晶体中Mn2+的配位数由MnHg(SCN)4晶体中的4配位增大为5配位和6配位.Mn(NCS)4-6 和Mn(NCS)3-5 配位多面体的存在使Mn2Hg4(SCN)12晶体的颜色比MnHg(SCN)4晶体的颜色浅.     

In掺杂对MVB-Te溶剂法生长的ZnTe晶体光电性能的影响

采用Te溶剂结合改进的垂直布里奇曼法(MVB)制备了In:ZnTe与ZnTe晶体,并对晶体的光学与电学特性进行了表征.通过红外透过显微成像技术观察了In:ZnTe与ZnTe中的Te夹杂并进行了统计分析,发现In掺杂未对ZnTe中的Te夹杂的分布和尺寸产生显著影响.红外透过光谱分析表明,In:ZnTe与ZnTe晶体的红外透过率曲线均表现出平直的趋势,且其平均透过率基本相等,约为60;,进一步表明In的掺入并未导致严重的晶格和杂质吸收.然而,Ⅰ-Ⅴ测试分析发现,In掺杂使得ZnTe晶体的电阻率提高了5个数量级.同时Hall测试分析表明,In:ZnTe与ZnTe晶体均为p型导电,In掺杂很大程度上补偿了晶体中的Vzn,使得晶体中的载流子浓度降低了4个数量级.对比了两种晶体的紫外-可见-近红外透过光谱,可以观察到,In掺杂使ZnTe的吸收边从550 nm红移到560nm,这可能是由于In掺杂引入的浅能级导致的吸收边带尾现象造成的.     

移动加热器法生长CdMnTe和CdZnTe晶体的性能研究

采用移动加热器法生长铟惨杂浓度为5×1017 atoms/cm3的Cd0.9Mn0.1Te (CMT)和Cd0.9Zn0.1Te (CZT)单晶.生长得到的CMT晶体和CZT晶体电阻率范围为4.5×109 ～ 6.2×1010 Ω·cm.CMT晶体的成分均匀性要优于CZT晶体,拟合得到CMT和CZT晶体中Mn和Zn的分凝系数分别为0.95和1.23.富Te区在两种晶体生长过程中都具有显著的提纯作用,In惨杂的浓度范围均在6.4 ～ 14.4 ppm范围内.红外透射显微镜观察到三角形和六边形为主的Te夹杂的尺寸5 ～24 μm,浓度为105 cm-3.除最后结晶区之外,沿晶体生长方向Te夹杂的尺寸逐渐减小而浓度逐渐增大.制备的CMT和CZT探测器对59.5 keV241Am放射源均有能谱响应,能量分辨率分别为23.2;和24.6;.     

稀磁半导体Hg0.89Mn0.11Te中的磁化率和自旋-玻璃转变

利用MPMS-XL型超导量子干涉仪 (superconducting quantum interference device, SQUID)对本实验室生长的Hg0.89Mn0.11Te 晶体的磁化强度和磁化率进行了研究.结果表明,Hg0.89Mn0.11Te在2 K恒温下,-0.5～0.5 kOe磁场范围内出现不可逆磁化. 在温度低于2.8 K时该晶体出现自旋-玻璃转变,以磁化率在冻结温度处出现拐点和低于冻结温度时磁化过程不可逆为主要鉴别特征.这是目前在该材料中发现的最小磁性离子浓度下限(渗透极限).