用PLD方法制备Li掺杂的p型ZnMgO

在玻璃衬底上用PLD方法成功制备出具有高度(0002)取向性的、晶体质量较好的Li掺杂为0.4%的p型 Zn0.8Mg0.2O薄膜.衬底温度对薄膜的电学性能及结晶质量有重要影响,实验表明:在500℃时薄膜的电学性能最好,其载流子浓度为5.1×1018cm-3,电阻率为6.58Ω·cm,霍尔迁移率为0.189cm2/(V·s),且制备出的薄膜在可见光区具有90%的高透射率及在室温下光学禁带宽度3.625eV.     

用PLD方法制备Li掺杂的p型ZnMgO

在玻璃衬底上用PLD方法成功制备出具有高度(0002)取向性的、晶体质量较好的Li掺杂为0.4%的p型 Zn0.8Mg0.2O薄膜.衬底温度对薄膜的电学性能及结晶质量有重要影响,实验表明:在500℃时薄膜的电学性能最好,其载流子浓度为5.1×1018cm-3,电阻率为6.58Ω·cm,霍尔迁移率为0.189cm2/(V·s),且制备出的薄膜在可见光区具有90%的高透射率及在室温下光学禁带宽度3.625eV.     

基于双肖特基接触GaN薄膜特性参数测试新方法

提出了一种GaN薄膜电学参量测试新方法.该方法基于双肖特基结二极管结构,利用非对称的电极图形获取整流特性,从而省去了复杂的欧姆接触形成工艺,可方便地导出电子电导迁移率和肖特基接触理想因子等特征参数.对残留载流子浓度为7×1016 cm-3 的非故意掺杂GaN薄膜进行了试验,新方法得到Ni/Au-GaN肖特基接触的理想因子为2.8,GaN薄膜方块电阻为491Ω和电子电导迁移率为606cm2/(V·s).这些典型参数与利用欧姆接触实验和普通Ni/Au-GaN肖特基二极管测试所得结果较为吻合.该方法为半导体薄膜测试提供了新思路,可推广用于难以形成良好线性欧姆接触或材料特性受欧姆接触工艺影响较大的外延材料及其金半接触的监测研究.     

基于双肖特基接触GaN薄膜特性参数测试新方法

提出了一种GaN薄膜电学参量测试新方法.该方法基于双肖特基结二极管结构,利用非对称的电极图形获取整流特性,从而省去了复杂的欧姆接触形成工艺,可方便地导出电子电导迁移率和肖特基接触理想因子等特征参数.对残留载流子浓度为7×1016 cm-3 的非故意掺杂GaN薄膜进行了试验,新方法得到Ni/Au-GaN肖特基接触的理想因子为2.8,GaN薄膜方块电阻为491Ω和电子电导迁移率为606cm2/(V·s).这些典型参数与利用欧姆接触实验和普通Ni/Au-GaN肖特基二极管测试所得结果较为吻合.该方法为半导体薄膜测试提供了新思路,可推广用于难以形成良好线性欧姆接触或材料特性受欧姆接触工艺影响较大的外延材料及其金半接触的监测研究.     

PbSe外延薄膜空穴迁移率及其声子散射机理

采用分子束外延技术生长了非人为掺杂的PbSe单晶薄膜,研究了薄膜中声子散射对空穴迁移率的影响.并用霍尔效应和变温电阻率测量方法分析了电学特性,得到PbSe薄膜均具有P型导电性,载流子浓度为(5～8)×1017cm-3,室温空穴迁移率为～300cm2/(V·s),随温度降低迁移率增大,77K温度下的迁移率达到3×10cm2/(V·s).通过对PbSe薄膜中的载流子散射机理的理论分析,表明在77～295K温度范围内,PbSe的长纵光学波散射是影响载流子迁移率的主要机制.同时,Raman光谱测量显示,在温度≥203K时,不仅观察到了PbSe长纵光学声子散射LO(Г),还观察到了其他光学声子的散射,这些观察到的声子散射影响了PbSe的空穴迁移率.     

PbSe外延薄膜空穴迁移率及其声子散射机理

采用分子束外延技术生长了非人为掺杂的PbSe单晶薄膜,研究了薄膜中声子散射对空穴迁移率的影响.并用霍尔效应和变温电阻率测量方法分析了电学特性,得到PbSe薄膜均具有P型导电性,载流子浓度为(5～8)×1017cm-3,室温空穴迁移率为～300cm2/(V·s),随温度降低迁移率增大,77K温度下的迁移率达到3×10cm2/(V·s).通过对PbSe薄膜中的载流子散射机理的理论分析,表明在77～295K温度范围内,PbSe的长纵光学波散射是影响载流子迁移率的主要机制.同时,Raman光谱测量显示,在温度≥203K时,不仅观察到了PbSe长纵光学声子散射LO(Г),还观察到了其他光学声子的散射,这些观察到的声子散射影响了PbSe的空穴迁移率.     

N掺杂p型MgZnO薄膜的制备与性能研究

利用磁控溅射设备,Mg0.04Zn0.96O陶瓷靶材,以高纯的氮气与氩气混合气体作为溅射气体,在石英衬底上沉积获得了N掺杂p型Mg0.07Zn0.93O薄膜,薄膜的电阻率为21.47Ω·cm,载流子浓度为8.38×1016 cm-3,迁移率为3.45cm2/(V·s)。研究了该薄膜的结构与光学性能。实验结果显示,其拉曼光谱中出现了位于272和642cm-1左右与NO相关的振动模。低温光致发光光谱中,可以观察到位于3.201,3.384和3.469eV的3个发光峰,其中位于3.384eV的发光峰归因为导带电子到缺陷能级的复合发光,而位于3.469eV的发光峰归因为受主束缚激子(A0X)的辐射复合,这说明该N掺杂MgZnO薄膜的空穴载流子主要来自NO受主的贡献。     

MOCVD生长AlGaN/GaN/Si(111)异质结材料

利用MOCVD在Si(111)衬底上生长了无裂纹的GaN外延薄膜和AlGaN/GaN异质结构。通过优化Si衬底的浸润处理时间、AlN层厚度等参数获得了无裂纹的GaN外延薄膜,研究了SiN缓冲层和插入层厚度对AlGaN/GaN异质结电学性质的影响,2DEG的迁移率和面密度分别达到1410cm2/V.s和1.16×1013cm-2。     

电子束沉积生长高迁移率IMO透明导电薄膜的研究

研究了利用电子束反应蒸发技术梯度速率生长高迁移率In2O3:Mo(IMO)薄膜的微观结构、光学和电学性能。高纯度In2O3:MoO3陶瓷靶和O2作为源材料。首先,利用低沉积速率(约0.01nm/s)生长一层厚度约为30nm的IMO薄膜,作为缓冲层,其次,提高生长速率至0.04nm/s,高速率生长IMO薄膜,薄膜厚度约50nm。典型薄膜电阻率ρ约为2.5×10-4Ωcm,方块电阻Rs约为22.5Ω,载流子浓度n～5.8×1020cm-3,电子迁移率μ约为47.1cm2V-1s-1,可见光和近红外区域平均透过率约为80%。获得的IMO薄膜光电性能和直接利用低速率生长的薄膜特性相当或更好,并且极大地降低了薄膜生长时间。     

液相外延法制备0.55eV-GaInAsSb四元合金薄膜及其在热光伏器件中的应用

利用液相外延法(LPE)在n型GaSb衬底上成功制备了用于热光伏电池的Ga1-xInxAsySb1-y四元合金薄膜.通过原子力显微镜对薄膜的表面形貌进行了分析评价.x射线能谱(EDAX)分析表明四元合金薄膜的成分为x=0.2,y=0.17.红外傅里叶变换透射谱分析表明,其室温下的吸收截止波长为2.256μm,对应禁带宽度为0.55eV.室温下的霍尔测试结果表明外延膜具有良好的电学性能,其非故意掺杂的薄膜表现为P型,载流子浓度为6.1×1016 cm-3,迁移率为512cm2/(V·s).又进一步利用Ga1-xInxAsySb1-y薄膜制备了不同结构的GaInAsSb基热光伏电池,光谱响应测试表明其量子效率可达60%.     

衬底温度和氮气分压对氮化锌薄膜的性能影响

采用射频磁控溅射法在不同衬底温度和不同氮气分压下在石英玻璃衬底上制备氮化锌薄膜. 利用XRD和喇曼散射仪分析了样品的晶体结构和组成. 结果表明当氮气分压为1/2时可以生成多晶单一相的氮化锌薄膜. 利用霍尔效应和光学透过谱测量了样品的电学和光学性质. 结果表明衬底温度对样品的电学和光学性质有很大的影响. 衬底温度从100℃上升到300℃时,样品的电阻率从0.49降低到0.023Ω·cm. 电子浓度从2.7×1016升高到8.2×1019cm-3. 在衬底温度为200℃,氮气分压为1/2时,样品的光学带隙为1.23eV.     

Residual Strain and Electronic Characteristics of Si-doped GaN

The residual strain and the damage induced by Si implantation in GaN samples have been studied, as well as the electronic characteristics. These as-grown samples are implanted with different doses of Si（1 × 10^14 cm^-2, 1×10^15 cm^-2 or ] × 10^16 cm^-2, ]00 keV） and following annealed by rapid thermal anneal（RTA） at 1 000℃ or 1 100℃ for 60 s. High resolution X-ray diffractometer（HRXRD） measurement reveals that the damage peak induced by the implantation appears and increases with the rise of the impurity dose, expanding the crystal lattice. The absolute value of biaxial strain decreases with the increase of the annealing temperature for the same sample. RT-Hall test reveals that the sample annealed at 1 100℃ acquires higher mobility and higher carrier density than that annealed at 1 000 ℃, which reflects that the residual strain（or residual stress） is the main scattering factor. And the sample C3（1 × 10^16 cm^-2 and annealed at 1100 ℃） acquires the best electronic characteristic with the carrier density of 3.25 × 10^19 cm^-3 and the carrier mobility of 31 cm2/（V·S）.     

电子束沉积In2O3基W-Mo共掺薄膜的特性研究

利用电子束反应沉积技术制备了高迁移率I2O3基W-Mo共掺(IMWO,I<,2>O<,3>:WO<,3>/MoO<,3>)薄膜,研究了不同等量WO<,3>-MoO<,3>掺杂浓度对薄膜的微观结构、光学性能和电学性能的影响.IMWO薄膜的表面形貌呈现"类金字塔"型.随着WO<,3>-MoO<,3>共掺量的增加,IMWO薄...     

输出功率密度为2.23W/mm的X波段AlGaN/GaN功率HEMT器件

MOCVD技术在蓝宝石衬底上制备出具有高迁移率GaN沟道层的AlGaN/GaN HEMT材料.高迁移率GaN外延层的室温迁移率达741cm2/(V·s),相应背景电子浓度为1.52×1016cm-3;非有意掺杂高阻GaN缓冲层的室温电阻率超过108Ω·cm,相应的方块电阻超过1012Ω/□.50mm HEMT外延片平均方块电阻为440.9Ω/□,方块电阻均匀性优于96％.用此材料研制出了0.2μm栅长的X波段HEMT功率器件,40μm栅宽的器件跨导达到250mS/mm,特征频率fT为77GHz;0.8mm栅宽的器件电流密度达到1.07A/mm,8GHz时连续波输出功率为1.78W,相应功率密度为2.23W/mm,线性功率增益为13.3dB.     

电子束沉积技术生长WZO-TCO薄膜及其特性研究

采用电子束沉积技术生长w掺ZnO（WZO,ZnO：w）透明导电氧化物（TCO）薄膜（即WZO-TCO薄膜）并研究了衬底温度（100-350℃）对薄膜微观结构、表面形貌以及光电性能的影响。实验表明,随着衬底温度的升高,薄膜的晶体质量取得明显改善（从非晶化状态转变到结晶状态）,生长的WZO薄膜呈现C轴择优取向[即（002）...     

Thickness dependence of the properties of transparent conducting ZnO:Zr films deposited on flexible substrates by RF magnetron sputtering

Transparent conducting zirconium-doped zinc oxide(ZnO:Zr)thin films with high transparency,low resistivity and good adhesion were successfully prepared on water-cooled flexible substrates(polyethylene glycol terephthalate,PET)by RF magnetron sputtering.The structural,electrical and optical prooerties of the films were studied for different thicknesses in detail.X-ray diffraction(XRD)and scanning electron microscopy(SEM)revealed that all the deposited films are polycrystalline with a hexagonal structure and a preferred orientation perpendicular to the substrate．The lowest resistivity achieved is 1.55×10-3 Ω·cm for a thickness of 189 nm with a Hall mobility of 17.6cm2/(V·s)and a carrier concentration of 2.15×1020cm-3.All the films present a high transmittance of above 90％in the wavelength range of the visible spectrum.     

退火温度对SnF2掺杂SnO2薄膜性能的影响

利用电子束蒸镀技术在石英玻璃上沉积SnF2掺杂SnO2(FTO)薄膜.研究了不同退火温度对FTO薄膜结构和光电性能的影响.研究结果表明:升高退火温度可促进FTO薄膜中晶粒逐渐变大,结晶度变好,同时薄膜在可见光范围内的透射率随着退火温度升高逐渐增加,吸收边发生蓝移,禁带宽度显著变宽,这是由于载流子浓度增加导致的Moss-Burstein效应.升高温度时,薄膜电学性能随着退火温度升高有了很大改善,700℃退火处理后得到电阻率低至2.74×101 Ω·cm、载流子浓度为2.09×1020 cm-3、迁移率为9.93 cm2·V 1·s 1的FTO薄膜.     

液相外延法制备0.55eV-GaInAsSb四元合金薄膜及其在热光伏器件中的应用

利用液相外延法(LPE)在n型GaSb衬底上成功制备了用于热光伏电池的Ga1-xInxAsySb1-y四元合金薄膜.通过原子力显微镜对薄膜的表面形貌进行了分析评价.x射线能谱(EDAX)分析表明四元合金薄膜的成分为x=0.2,y=0.17.红外傅里叶变换透射谱分析表明,其室温下的吸收截止波长为2.256μm,对应禁带宽度为0.55eV.室温下的霍尔测试结果表明外延膜具有良好的电学性能,其非故意掺杂的薄膜表现为P型,载流子浓度为6.1×1016 cm-3,迁移率为512cm2/(V·s).又进一步利用Ga1-xInxAsySb1-y薄膜制备了不同结构的GaInAsSb基热光伏电池,光谱响应测试表明其量子效率可达60%.     

MOCVD生长的SiC衬底高迁移率GaN沟道层AlGaN/AlN/GaN HEMT结构

用MOCVD技术在高阻6H-SiC衬底上研制出了具有高迁移率GaN沟道层的AlGaN/AlN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)结构材料,其室温和80K时二维电子气迁移率分别为1944和11588cm2/(V·s),相应二维电子气浓度为1.03×1013cm-2;三晶X射线衍射和原子力显微镜分析表明该材料具有良好的晶体质量和表面形貌,10μm×10μm样品的表面粗糙度为0.27nm.用此材料研制出了栅长为0.8μm,栅宽为1.2mm的HEMT器件,最大漏极饱和电流密度和非本征跨导分别为957mA/mm和267mS/mm.     

P-type ZnO thin films prepared by in situ oxidation of DC sputtered Zn3N2:Ga

The feasibility of a new fabrication route for N and Ga codoped p-type ZnO thin films on glass substrates, consisting of DC sputtering deposition of Zn3N2:Ga precursors followed by in situ oxidation in high purity oxygen, has been studied. The effects of oxidation temperature on the structural, optical and electrical properties of the samples were investigated by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), optical transmittance and Hall effect measurements. The results were compared to a control film without Ga. XRD analyses revealed that the Zn3N2 films entirely transformed into ZnO films after annealing Zn3N2 films in oxygen over 500 ℃ for 2 h. Hall effect measurements confirmed p-type conduction in N and Ga codoped ZnO films with a low resistivity of 19.8 Ω·cm, a high hole concentration of 4.6 × 1018 cm-3 and a Hall mobility of 0.7 cm2/(V·s). These results demonstrate a promising approach to fabricate low resistivity p-type ZnO with high hole concentration.