基于La0.7Sr0.3FeO3的微结构乙醇气体传感器的研制

以La0.7Sr0.3FeO3为敏感材料,设计制成了一种新型的共平面结构气体传感器.基于有限元分析软件Ansys对该传感器结构进行了优化设计.实验测得该传感器对于500ppm浓度乙醇气体的灵敏度为8.0,功耗为261mW,是同种敏感材料烧结型传感器功耗的2/3,响应时间约为1.5s,恢复时间约为2.5s,是一种功耗低、灵敏度高、稳定性好的微结构乙醇气体传感器.     

基于La0.7Sr0.3FeO3的微结构乙醇气体传感器的研制

以La0.7Sr0.3FeO3为敏感材料,设计制成了一种新型的共平面结构气体传感器.基于有限元分析软件Ansys对该传感器结构进行了优化设计.实验测得该传感器对于500ppm浓度乙醇气体的灵敏度为8.0,功耗为261mW,是同种敏感材料烧结型传感器功耗的2/3,响应时间约为1.5s,恢复时间约为2.5s,是一种功耗低、灵敏度高、稳定性好的微结构乙醇气体传感器.     

Ca3Y2(Si3O9)2:Tb3+绿色荧光粉的光谱特性

采用高温固相法制备了Ca₃Y₂(Si₃O₉)₂: Tb³⁺绿色荧光粉,研究了材料的光学性能。X 射线衍射(XRD)结果显示,掺杂少量的Tb³⁺,并未影响Ca₃Y₂(Si₃O₉)₂材料 的晶相结构。Ca₃Y₂(Si₃O₉)₂:Tb³⁺ 荧光粉的激发光谱由较强的4f^75d1宽带吸收(200～300 nm )和较弱的4f-4f电子跃迁吸收 (300～500 nm)构成,主激发峰位于236nm。取波长分别为236、376和482nm的光 作为激发源时,发现样品的主发射峰均位于544 nm,对应Tb³⁺的⁵D 4→⁷F₅跃迁发射。以236nm 紫外光作为激发源,监测544nm主发射峰,随Tb³⁺浓度 的增大,Ca₃Y₂(Si ₃O₉)₂:Tb³⁺的荧光寿命逐渐减小,但在实验范围内并未出现浓度猝灭现象。     

在复合衬底γ-Al2O3/Si(001）上生长GaN

采用分子束外延（MBE）生长方法，使用γ-Al₂O₃材料作为新型过渡层，在Si(001）衬底上获得了没有裂纹的GaN外延层，实验结果表明使用γ-Al₂O₃过渡层有效地缓解了外延层中的应力. 通过生长并测试分析几种不同结构的外延材料，研究了复合衬底γ-Al₂O₃/Si (001）生长GaN情况，得到了六方相GaN单晶材料，实现了GaN c面生长. 预铺薄层Al及高温AlN层可以提高GaN晶体质量，低温AlN缓冲层可以改善GaN表面的粗糙度. 为解决Si(001）衬底上GaN的生长问题提供了有益的探索.     

超宽禁带半导体α-Ga2O3肖特基二极管仿真研究

氧化镓(Ga₂O₃)作为一种新型的超宽禁带半导体材料,与目前常用的半导体材料SiC和GaN相比,具有更大的禁带宽度、更高的击穿场强等优良特性。本文主要设计了一种基于α-Ga₂O₃的垂直型肖特基二极管(SBD),采用场板终端结构降低阳极边缘电场强度,研究了不同绝缘材料下阳极附近的电场分布,并探讨了场板结构与长度对其击穿特性的影响。仿真结果表明,在选取HfO₂作为α-Ga₂O₃垂直型SBD场板结构的绝缘材料时,场板结构可以增大该器件的反向击穿电压,最大反向击穿电压可达约1100V,对于现实中制备α-Ga₂O₃ SBD具有非常重要的参考意义。     

基于非铅钙钛矿Cs3Cu2I5闪烁体的X射线成像研究

最近报道的卤化物钙钛矿具有光致发光量子产率高、发射带窄的特性,可作为一种新 型X 射线探测材料,但仍存在光和热稳定性低、铅毒性等问题。本文研究一种低温溶液法 制备的无机非铅钙钛矿Cs₃Cu₂I₅纳米晶材料,分析其在X射线辐射下的发光特性, 并探究 不同厚度Cs₃Cu₂I₅纳米晶材料的转换效率与X 射线源管电压之间的关系。在成像实 验中, 本文设计一种高效的Cs₃Cu₂I₅材料闪烁体转换屏,研制基于Cs₃Cu₂I₅材料闪烁 体转换屏的X 射线成像系统,分别对剃须刀刀片和蜗牛壳进行X射线成像。实验结果表明:在X射线辐 射下钙钛矿Cs₃Cu₂I₅的发射峰在波长为460 nm时达到峰值;在 厚度为0.30 mm 时, Cs₃Cu₂I₅材料转换效率较高;成像结果显示图像轮廓清晰、物体内部结构层次分明 。研究 表明:非铅钙钛矿Cs₃Cu₂I₅纳米晶材料可以作为一种新型闪烁体,在X射线探测与成 像 方面有着巨大的应用潜力。     

WO3对Rubrene/C70有机太阳能电池性能的改善

研究了WO₃对Rubrene/C₇₀有机太阳能电池 (OSCs)性能的 改善,制备了结构为ITO/WO₃/Rubrene/C₇₀/BCP/Al的OSCs,其中WO₃插入在I TO和Rubrene中间作为阳极修饰层。通过优化WO₃的厚度,研究了WO₃对OSCs性能的改善及其作用机理。实验发现,器件的短路电流Jsc、开路电压V_oc、 填充因子(FF)、光电转换效率(PCE)和串联电阻Rs等性能参数随WO₃厚度的变化呈规律性变化;当 WO₃厚度小于80 nm时,器件PCE随着厚度的增加不断增大;当W O ₃厚大于80 nm时,器件PCE随着厚度的 增加不断减小;当WO₃厚度为80 nm 时,器件PCE达到最高为1.03%, 相应的J sc、V_oc、FF分别为2.81mA·cm－2、 0.83V、43.85%,Rs为45.3Ω·cm²,对比没有WO₃修饰层, 器件的J_sc、V_oc、FF和PCE分别提高了31%、137%、17%,Rs降低了33%。     

SO2-4/Bi2O3固体超酸的制备及其可见光催化性能

采用水热法结合H2SO4浸泡处理成功合成了SO^2-₄/Bi₂O₃可见光催化材料, 并采用XRD、TG DTA和UV Vis等对合成产物的物相结构、热化学性能、光吸收性能以及可见光催化性能进行了研究, 对H2SO4浸泡工艺条件对产物的可见光催化性能的影响进行了探讨。研究表明, 水热合成产物为α-Bi₂O₃、Bi₂O₄和Bi₂O₂CO₃的混合物, 其中α-Bi₂O₃为主要成分;H₂SO₄浸泡处理并未改变产物的物相结构, 但经H₂SO₄浸泡处理后产物的光催化性能得到了显著的提高, 并且H₂SO₄浸泡工艺条件对产物的光催化活性有着重要的影响。在实验范围内, 在浓度为0.5mol·L^-1的H₂SO₄溶液中浸泡75min, 再经700℃热处理4h可制备出具有较佳光催化活性的产物, 经75min可见光的照射后对甲基橙溶液的光催化脱色率可达93.1%。     

检测天然气中H2S气体浓度的光子带隙光纤传感器

为消除光源不稳定、光电器件的热零点漂移以及零 点漂移对测量准确度的影响,基于差分吸收检测法,设计一种检测天然气中H₂S气体浓度 的高稳定性、高灵敏度的光子带隙传感器。为提高系统响应,采 用4段串联的空芯光子晶体光纤(HC-PBF)作为气体传感探头。对不同组分浓度 的H₂S和CO₂气体进行了检测,结果表明,系统响应时间为53s, 测量灵敏度可达2×10－6 mol/L。     

基于涂覆Pd/WO3膜的长周期光纤光栅氢气传感器设计

氢气浓度的高精度、快速监测在众多领域具有重 要意义。本文提出一种基于涂覆Pd/WO₃膜的长周期光纤光栅氢气浓度传感器。首先研究了 镀Pd/WO₃膜的LPFG对氢气的传感特性,利用光学仿真软件模拟了薄膜折射率在1. 99范围内的传感情况,仿真结果表明当氢气浓 度增加时,Pd/WO₃薄膜折射率降低,LPFG透射谱谐振波长蓝移,谐振波长偏移对Pd/WO₃薄膜 折射率变化的灵敏度为256.9 nm/RIU。为了增强镀膜LPFG氢气传感器 的灵敏度,进一步研究 了包层半径及周期对其谐振波长灵敏度的影响,结果表明LPFG的谐振波长灵敏度随周期Λ的 增大而增加;在相同周期的条件下,包层半径越小,谐振波长的偏移值越大,该研究对开发 高灵敏度可复用的光纤氢气传感器具有重要指导意义。     

纳米氧化钨薄膜改性的大孔硅气敏传感器

通过双槽电化学腐蚀法在P型单晶硅表面制备了大孔硅。然后通过直流对靶反应磁控溅射法在大孔硅表面淀积了纳米氧化钨薄膜。使用场发射扫描电子显微镜（FESEM）观察大孔硅和氧化钨/大孔硅样品的形貌。分别使用X射线衍射（XRD）图谱和X射线光电子能谱（XPS）分析氧化钨晶体结构和钨的化合价。在室温下测试大孔硅和氧化钨/大孔硅气敏传感器的气敏特性。结果表明：氧化钨/大孔硅气敏传感器表现出了P型半导体气敏传感器的气敏特性。它对1ppm的二氧化氮显示了良好的恢复特性和重复性。氧化钨/大孔硅气敏传感器的长期稳定性要好于大孔硅气敏传感器。氧化钨的添加提高了大孔硅气敏传感器对二氧化氮的灵敏度。氧化钨/大孔硅气敏传感器对于二氧化氮的灵敏度要高于其对氨气和乙醇的灵敏度。通过淀积纳米氧化钨薄膜,改善了大孔硅对二氧化氮的选择性。     

采用热蒸发和氧化技术制备金属诱导的In2O3纳米塔

利用热蒸发、氧化及金属诱导技术,具有不同截面的大尺度In2O3纳米塔被成功地合成,这些纳米塔的形貌、结构特征与诱导金属的种类（金、银或锡）、衬底和蒸发源的相对位置、生长温度以及气流速率等有较大关系。采用锡作为金属诱导,In2O3纳米塔不能被合成,这说明金属液滴在这些纳米塔的生长初期起到了非常重要的作用。In2O3纳米塔的形成归因于一个竞争性的横向和轴向生长模式,横向生长由气相-固相机理控制,而轴向生长由金属液滴辅助的气体-液体-固体生长机理控制。具有奇异的塔状结构的In2O3纳米塔在光电器件和气体传感器等方面有潜在的应用前景。     

SOI planar photonic crystal fabrication: Etching through SiO2/Si/SiO2 layer systems using fluorocarbon plasmas

Dry plasma etching of sub-micron structures in a SiO₂/Si/SiO₂ layer system using Cr as a mask was performed in a fluorocarbon plasma. It was determined that the best anisotropy could be achieved in the most electropositive plasma. A gas composition yielding the desired SOI planar photonic crystal structures was optimized from the available process gases, Ar, He, O₂, SF₆, CF₄, c-C₄F₈, CHF₃, using DC bias data sets. Application of the c-C₄F₈/(noble gas) chemistry allowed fabrication of the desired SOI planar photonic crystal. The average etching rates for the pores and ridge waveguide regions were about 71 and 97 nm/min, respectively, while the average SiO₂/Si/SiO₂ to Cr etching selectivity for the ridge waveguide region was about 33:1 in case of the c-C₄F₈/90%Ar plasma with optimized parameters.     

Mechanism of selective Si3N4 etching over SiO2 in hydrogen-containing fluorocarbon plasma

This paper describes the mechanism of selective Si₃N₄ etching over SiO₂ in capacitively-coupled plasmas of hydrogen-containing fluorocarbon gas, including CHF₃, CH₂F₂ and CH₃F. The etch rate of Si₃N₄ and SiO₂ is investigated as a function of O₂ percentage in all plasma gases. Addition of O₂ in feed gases causes plasma gas phase change especially H density. The SiO₂ etch rate decreases with increase of O₂ percentage due to the decline of CF_x etchant. The Si₃N₄ etch rate is found to be strong correlated to the H density in plasma gas phase. H can react with CN by forming HCN to reduce polymer thickness on Si₃N₄ surface and promote the removal of N atoms from the substrate. Thus the Si₃N₄ etch rate increases with H intensity. As a result, a relative high selectivity of Si₃N₄ over SiO₂ can be achieved with addition of suitable amount of O₂ which corresponds to the maximum of H density.     

WO3/SnO2复合薄膜的制备及光电性能

采用水热法和电化学沉积法,成功制备了包覆有SnO₂纳米颗粒的WO₃纳米棒阵列薄膜,退火处理后形成WO₃/SnO₂异质结复合薄膜。通过改变SnO₂的沉积时间得到了复合薄膜的最佳制备条件。采用XRD,FESEM对WO₃/SnO₂复合薄膜的物相和形貌进行了分析,通过电化学工作站对WO₃/SnO₂复合薄膜的光电性能进行了研究,结果表明,电沉积时间为120 s时,WO₃/SnO₂复合薄膜具有最小的阻抗,且在0.6 V的偏压下光电流密度为0.46 mA/cm²,相比于单一WO₃纳米棒薄膜,表现出更好的光电化学性能。     

新型相变材料Al1.3Sb3Te使用CF4/Ar等离子体干法刻蚀

对使用CF4/Ar 混合气体刻蚀Al1.3Sb3Te的特性进行了研究。实验控制的参数是：气体流入刻蚀腔的速率,CF4/Ar 比例,O2的加入量,腔内压强以及加在底电极上的入射射频功率。总的气体流量是50sccm ,研究刻蚀速率与CF4/Ar的比例,O2加入量,腔内压强和入射射频功率的关系。最后刻蚀参数被优化。 使用优化的刻蚀参数CF4的浓度4%,功率300W,压强800mTorr,刻蚀速率达到70.8nm/min,刻蚀表面平整     

Reactive-ion etching of Ge2Sb2Te5 in CF4/Ar plasma for non-volatile phase-change memories

Etching of Ge₂Sb₂Te₅ (GST) is a critical step in the fabrication of chalcogenide random access memories. In this paper, the etch characteristics of GST films were studied with a CF₄/Ar gas mixture using a reactive-ion etching system. We observed a monotonic decrease in etch rate with decreasing CF₄ concentration indicating its importance in defining the material removal rate. Argon, on the other hand, plays an important role in defining the smoothness of the etched surface and sidewall edge acuity. We have studied the importance of gas mixture and RF power on the quality of the etched film. The smoothest surfaces and most vertical sidewalls were achieved using a CF₄/Ar gas mixture ratio of 10/40, a background pressure of 80 mTorr, and power of 200 W.     

用于非易失性相变存储器中Si2Sb2Te5在CF4/Ar等离子体下的反应离子刻蚀

Phase change random access memory（PCRAM） is one of the best candidates for next generation nonvolatile memory,and phase change Si₂Sb₂Te₅ material is expected to be a promising material for PCRAM.In the fabrication of phase change random access memories,the etching process is a critical step.In this paper,the etching characteristics of Si₂Sb₂Te₅ films were studied with a CF₄/Ar gas mixture using a reactive ion etching system.We observed a monotonic decrease in etch rate with decreasing CF4 concentration,meanwhile,Ar concentration went up and smoother etched surfaces were obtained.It proves that CF4 determines the etch rate while Ar plays an important role in defining the smoothness of the etched surface and sidewall edge acuity.Compared with Ge₂Sb₂Te₅, it is found that Si₂Sb₂Te₅ has a greater etch rate.Etching characteristics of Si₂Sb₂Te₅ as a function of power and pressure were also studied.The smoothest surfaces and most vertical sidewalls were achieved using a CF₄/Ar gas mixture ratio of 10/40,a background pressure of 40 mTorr,and power of 200 W.     

基于插入WO3缓冲层并五苯有机场效应晶体管性能的研究

The pentacene-based organic field effect transistor （OFET） with a thin transition metal oxide （WO3） layer between pentacene and metal （AI） source/drain electrodes was fabricated. Compared with conventional OFET with only metal AI source/drain electrodes, the introduction of the WO3 buffer layer leads to the device performance enhancement. The effective field-effect mobility and threshold voltage are improved to 1.90 em2/（V.s） and 13 V, respectively. The performance improvements are attributed to the decrease of the interface energy barrier and the contact resistance. The results indicate that it is an effective approach to improve the OFET performance by using a WO3 buffer layer.     

Controllable nanostructures on La0.7Sr0.3MnO3 thin film surfaces formed by scanning tunneling microscopy

Nanoscale structuring on La_0.7Sr_0.3MnO₃ (LSMO) thin film surfaces has been performed by scanning tunneling microscopy (STM) under ambient conditions. From line etching experiments we found that the line-depth increases in a stepwise fashion with increasing bias voltage. It also increases with decreasing scan speed and increasing scan repetition. We observed that the line-depth is an integral multiple of the LSMO out-of-plane lattice constant about 0.4 nm. Lateral structure with minimum feature size of 1 nm is possible to obtain. In addition, a four-level inverse-pyramid structure has been created on LSMO thin film surfaces. Our work shows the feasibility of using STM to fabricate controllable and complex nanostructures in LSMO thin film.