有机电致发光器件中载流子的输运和复合发光

以高场作用下载流子对三角势垒的FowlerNordheim隧穿理论为基础,建立了单层有机电致发光器件中载流子输运和复合发光模型,给出了薄膜中电子空穴对的解离和复合概率及电子和空穴的密度分布.计算并讨论了外加电压和注入势垒对器件电流和复合效率的影响. 关键词： 电致发光器件 载流子输运 载流子复合     

硅太阳能电池的调制载流子红外辐射动态响应与参数分析

建立了调制激光诱发硅太阳能电池的少数载流子密度波数学模型,并利用光致载流子辐射检测掺杂浓度、阻抗及载流子输运参数. 对频域响应曲线中的双弯曲效应进行了研究,构建了小交流信号作用的太阳能电池等效电路拓扑结构,仿真分析了不同掺杂浓度、阻抗电阻和载流子传输参数对频响曲线拐点的影响. 通过光致载流子辐射频域扫描实验与多参数拟合检测了单晶硅太阳电池的施/受主浓度、并联电阻和载流子输运参数. 结果表明：光致载流子辐射技术检测大面积太阳能电池频响曲线的双弯曲是由电容效应所引起的,建立的数学模型可定量描述和预测检测结果,并用于测量太阳能电池的掺杂浓度、电阻和载流子输运参数. 关键词： 调制自由载流子辐射 扫频检测 PN结电容 参数测量     

高分子发光二极管载流子注入过程研究

采用交流阻抗谱，电容-电压，电容-频率等实验方法，研究了共轭高分子MEH-PPV(poly［2-methoxy，5-(2-ethylhexoxy)-1，4-phenylene vinylene］)发光二极管的载流子注入过程.对于结构为ITO/PEDOT/MEH-PPV/Ba/Al的发光器件，实验结果表明，电极界面是欧姆接触的，载流子的注入是非平衡的，器件薄膜中存在陷阱容易俘获注入电荷，形成空间电荷区，陷阱密度约为3.75×10¹⁶cm^-3. 关键词： 高分子发光二极管 交流阻抗谱 cole-cole图 载流子注入     

载流子在金属/聚对苯乙炔/金属结构中注入及输运的动力学研究

采用紧束缚的Su-Schrieffer-Heeger模型,利用非绝热动力学方法研究了载流子在金属/聚对苯乙炔(poly(p-phenylene vinylene,简记为PPV))/金属三明治结构中注入与输运的动力学过程.发现由于强的电子-晶格相互作用,注入的电荷在PPV链中形成波包,波包的形成与施加在金属电极上的偏压、PPV链上的电场强度及金属电极与PPV之间的界面耦合强度密切相关.在无外电场的情况下,当偏压达到临界值时电荷能够从金属电极注入到PPV链中并形成波包.随着电场强度的增大,波包能 关键词： 金属/聚对苯乙炔/金属结构 载流子输运 波包     

掺杂与Al组分对AlGaInP四元系LED发光效率的影响

通过分析载流子在发光二极管(LED)双异质结中的输运情况,得到了在不同的P型掺杂程度下,限制层Al组分与LED发光效率的关系,从而可以探索P型掺杂与Al组分对发光效率影响的规律,得到的结论对于LED的器件结构设计以及MOCVD材料生长有一定的指导意义.     

载流子色散型硅基CMOS光子器件

为了实现硅基单片光电子集成器件的实用化,介绍了采用P-I-N、双极型场效应晶体管、金属氧化物半导体和PN结结构的载流子色散型硅基CMOS光子器件的发展状况和特点,并汇报了硅基CMOS光子器件的设计和制作方面的工作.利用商业的CMOS工艺线制作的器件获得了较好的结果,光调制器消光比约18 dB,1×2光开关消光比约21 dB,谐振环的消光比8～12 dB.采用CMOS技术研制硅基光子器件,将能使集成光子学的发展上一个新的台阶.     

高功率微波作用下热载流子引起n型金属-氧化物-半导体场效应晶体管特性退化研究

高功率微波(HPM)通过使半导体器件特性退化和功能失效,从而干扰电子系统无法正常工作. 针对金属氧化物半导体(MOS)器件的HPM效应, 建立了高功率微波引起n型金属氧化物半导体场效应晶体管(nMOSFET)特性退化的物理过程与模型. 器件仿真结果中nMOSFET的输出特性曲线显示栅极注入HPM引起器件特性退化,包括阈值电压正向漂移、 饱和电流减小、跨导减小等;结合物理模型分析可知, HPM引起的高频脉冲电压使器件进入深耗尽状态, 热载流子数目增多,热载流子效应导致器件特性退化. MOS器件的HPM注入实验结果显示,器件特性曲线、器件模型参数变化趋势与仿真结果一致, 验证了HPM引起nMOSFET特性退化的物理过程与模型.     

稀磁半导体--自旋和电荷的桥梁

稀磁半导体可能同时利用载流子的自旋和电荷自由度构造将磁、电集于一体的半导体器件．尤其是铁磁半导体材料的出现带动了半导体自旋电子学的发展．室温铁磁半导体材料的制备，半导体材料中有效的自旋注入，以及自旋在半导体结构中输运和操作已成为目前半导体自旋电子学领域中的热门课题．稀磁半导体呈现出强烈的自旋相关的光学性质和输运性质，这些效应为人们制备半导体自旋电子学器件提供了物理基础．     

NPB阳极缓冲层对反型结构聚合物太阳能电池性能的影响

制备了给体材料为poly(3-hexylthiophene)(P3HT),受体材料为[6,6]-phenyl-C60-butyric acid methyl ester(PCBM),器件结构为ITO/ZnO/P3HT:PCBM/NPB(0,1,5,10,25 nm)/Ag的反型体异质结聚合物太阳能电池.不同厚度的N,N′-diphenyl-N,N′-bis(1-naphthyl)-1,1′-biphenyl-4,4′-diamine(NPB)阳极缓冲层被用来改善器件性能,研究了NPB阳极缓冲层对器件特性的影响.研究发现,1 nm厚的NPB改善了器件的载流子收集效率,增加了器件的短路电流与开路电压.当NPB缓冲层的厚度达到25 nm时,过厚的NPB导致串联电阻增加,使得器件特性大幅下降.通过电容-电压测试,进一步研究了不同厚度NPB对器件载流子注入与收集的影响,1 nm厚的NPB修饰并没有改善器件的载流子注入但是增加了器件对光生载流子的收集效率,过厚的NPB使得自由载流子的复合占据主导.适合厚度的NPB可以作为一种阳极缓冲层材料应用于聚合物太阳能电池提高器件特性.     

高场作用下有机双层器件的场致复合发光

以在高场作用下载流子对三角势垒的Fowler Nordheim隧穿理论为基础 ,建立了双层有机电致发光器件载流子的输运与复合发光模型。求出了稳态下电荷载流子的复合发光与电压和界面势垒的函数关系式 ,计算并讨论了所加电压和阳极区与阴极区厚度之比 (Lh/Le)对复合发光的影响。该理论模型很好地解释了电场对复合区域的调制作用。     

载流子色散型硅基CMOS光子器件

为了实现硅基单片光电子集成器件的实用化,介绍了采用P-I-N、双极型场效应晶体管、金属氧化物半导体和PN结结构的载流子色散型硅基CMOS光子器件的发展状况和特点,并汇报了硅基CMOS光子器件的设计和制作方面的工作.利用商业的CMOS工艺线制作的器件获得了较好的结果,光调制器消光比约18 dB,1×2光开关消光比约21 dB,谐振环的消光比8～12 dB.采用CMOS技术研制硅基光子器件,将能使集成光子学的发展上一个新的台阶.     

单载流子传输的双异质结光敏晶体管探测器的研究

基于器件仿真器Atlas, 建立了InP/InGaAsP单向载流子传输的双异质结光敏晶体管(UTC-DHPT)的二维模型, 分析讨论了器件性能与外延结构参数的关系. 设计出同时具有高响应度(≥17.93 A/W)和高特征频率(≥121.68 GHz)的UTC-DHPT, 缓解了传统的异质结光敏晶体管光电探测器中探测效率和工作速度的矛盾. 关键词： 单向载流子 光敏晶体管 电流放大倍数 响应度     

基于侧向PN结和交趾型PN结的硅基Mach-Zehnder调制器的二阶谐波失真特性

高线性度的电光调制器是构建微波光子链路的核心器件。硅光子调制器利用PN结的载流子色散效应实现微波信号对光波的调制,基于不同结构PN结的调制器有不同的非线性特性。本文采用二阶无杂散动态范围表征二阶谐波失真度,实验研究了采用侧向PN结和交趾型PN结所构成的Mach-Zehnder(MZ)调制器的二阶谐波失真特性。基于侧向PN结和交趾型PN结的MZ调制器的二阶无杂散动态范围为分别为85.11dB·Hz~(1/2)、78.44 dB·Hz~(1/2),表明基于侧向PN结的MZ调制器具有更好的线性度。     

半导体器件

一、引 言 所有半导体器件就其用途来说有两类.一类是用于研究某些基本的物理参量.例如金属-绝缘体-半导体二极管,其主要用途是研究半导体表面的性质和钝化技术的性质及效果.又如热电子晶体管可用于研究热电子寿命和载流子通过薄膜时的输运性质.另一类则是应用于实际的电子线路.在生产实践和科学实验中这一类是主要的、大量的.我们可以把半导体器件按其作用性质归为如下四大类.1.双极型器件 这一类器件的主要特点是有两种不同极性的载流子(电子和空穴)参与电荷的输运过程.器件中含有一个或多个p—n结.器件的一些特性主要由少数载流子的输运…     

自旋极化有机电致发光器件中单线态与三线态激子的形成及调控

由于有机半导体（OSC）材料自旋弛豫时间长、自旋扩散长度大,OSC自旋器件逐渐成为研究热点.对于有机电致发光器件（OLED）,通过自旋极化电极调控单线态和三线态激子比率是提高其效率的有效方法.本文从漂移扩散方程和载流子浓度连续性方程出发,结合朗之万定律建立了一个自旋注入、输运、复合的理论模型.计算了OSC中的极化电子、空穴浓度,得出了单线态和三线态激子的比率.分析了电场强度、自旋相关界面电导、电极和OSC电导率匹配和电极极化率等因素的影响.计算结果表明：两电极注入反向极化的载流子并提高载流子自旋极化率,有     

不规则H形量子势垒增强AlGaN基深紫外发光二极管性能

针对AlGaN基多量子阱中有效的平衡载流子注入问题,研究了有源区势垒层中Al组分调制形成的非规则H形量子势垒对AlGaN基深紫外发光二极管(LED)器件性能的影响及载流子的输运行为。研究发现,与多量子阱中常用的单Al组分势垒相比,加入Al组分较高的双尖峰势垒可以有效地提高内量子效率和光输出功率。进一步研究表明,电子在有源区因凸起的尖峰势垒而得到了有效的阻挡,减少了电子的泄露,而空穴获得更多的动能从而穿过较高的势垒进入有源区。因此,采用非对称H形量子势垒的深紫外LED器件中载流子输运实现了较好的平衡,量子阱中的载流子复合速率远高于普通的深紫外发光二极管。     

双异质结结构的双极型有机薄膜晶体管的研制

制备了基于F₁₆CuPc和CuPc的双异质结结构的双极型有机薄膜晶体管。该器件的载流子迁移率是相同工艺制备的F₁₆CuPc和CuPc双层单异质结有机薄膜晶体管器件的4~5倍。同时,该双异质结结构还能调整载流子的阈值电压,减少双层结构对薄膜厚度等工艺条件的苛刻要求。这种双异质结结构为提升双极型有机薄膜晶体管器件的性能提供了一种有效方法。     

方波调制下自由载流子吸收测量半导体载流子输运参数的时域模型

本文建立了用于测量半导体载流子输运特性(载流子寿命、载流子扩散系数和前表面复合速度)的方波调制下自由载流子吸收(free carrier absorption,FCA)检测技术的时域理论模型.通过数值模拟,分析了在不同调制频率下时域曲线的变化趋势以及各个载流子输运参数对时域曲线的影响.结果表明方波调制下的自由载流子吸收的时域信号对各个参数都用较高的灵敏度,且参数值的测量范围大于频域测量范围.     

高亮度发光二极管照亮人类的未来

 我们知道,发光是一种能量转换现象。当系统受到外界激发后,会从稳定的低能态跃迁到不稳定的高能态。当系统由不稳定的高能态重新回到稳定的低能态时,如果多余的能量以光的形式辐射出来,就产生发光现象。半导体发光二极管利用注入PN结的少数载流子与多数载流子复合,从而发出可见光,是一种直接把电能转化为光能的发光器件。     

碲镉汞异质结能带结构的优化设计

分别对带隙较宽(较窄)的p型材料在带隙较窄(较宽)的n型材料之上的碲镉汞(MCT)异质结的能带结构进行了理论分析.在应用的理论模型中提出了一个简单的载流子浓度近似模型用于计入载流子简并效应和导带非抛物线性，同时还考虑到了价带失配的影响.就p-n结位置(z_B)和界面电荷密度(Q)两个参数对MCT异质结能带结构的影响进行了系统分析，发现这些影响是不可忽略的.根据这些影响特征，进一步得出了z_B和Q参数之间的优化设计规律. 关键词： 碲镉汞(MCT) 异质结 载流子浓度近似