Sn掺杂In_3O_2半导体薄膜的制备及其性能研究

采用磁控溅射方法在玻璃基底上制备了Sn掺杂In3O2(In3O2:Sn)半导体薄膜,通过XRD、XPS、四探针仪和分光光度计等测试表征,研究了生长速率对薄膜结构和光电性能的影响.结果表明:所制备的薄膜均具为(222)择优取向的立方锰铁矿结构,其结构参数和光电性能明显受到生长速率的影响.当生长速率为4 nm/min时,In3O2:Sn薄膜具有最大的晶粒尺寸(32.5 nm)、最高的可见光区平均透过率(86.4%)和最大的优值因子(7.9×104Ω-1·m-1),其光电性能最好.同时采用Tauc公式计算了样品的光学带隙,结果表明:光学带隙随着生长速率的增大而单调减小.     

Cu2ZnSnS4/Zn(O，S)异质结薄膜太阳电池的数值仿真

采用SCAPS软件,对CZTS/Zn(O,S)/Al:ZnO结构的薄膜太阳电池进行数值仿真,主要模拟研究Zn(O,S)的禁带宽度和电子亲和势、缓冲层的厚度及掺杂浓度、环境温度对电池性能的影响.结果表明:当Zn(O,S)的厚度和载流子浓度分别为50 nm和10~(17)cm~(-3)时,电池的转换效率可达14.90%,温度系数为-0.021%K~(-1).仿真结果为Zn(O,S)缓冲层用于CZTS太阳电池提供了一定的指导.     

太阳电池中陷光材料和结构的研究

高效率太阳电池的获得是推动光伏产业得到进一步拓展的关键之一,如何充分利用太阳光,提高太阳电池的光谱吸收是提高电池效率的有效手段之一。透明导电窗口层材料作为薄膜太阳电池中的一层重要功能材料,其对太阳电池有源层的光吸收具有非常重要的作用。该研究前期围绕着如何拓宽太阳光的宽谱透过、高的绒度散射、以及长波长光的利用等方面进行了详细的研究,部分研究成果如下:(1)采用基于密度泛函理论的平面波赝势方法对W掺杂ZnO材料进行了理论分析,并采用磁控溅射技术进行了WZO薄膜的实验研究,理论与实验结果表明,W能够在ZnO中起到施主作用,获得n型半导体特性,同时能带简并效应使其光学带隙展宽;(2)研究了低成本超生喷雾技术制备ZnO工艺中In掺杂量对IZO薄膜特性影响的研究:In的掺入能有效提高ZnO薄膜的载流子迁移率,从而降低薄膜的电阻率,同时In的掺入具有抑制(002)晶面生长,促进(101)晶面生长的作用,使其具有良好的陷光效果;(3)通过优化ZnO缓冲层(buffer layer),有效地改善了LPCVD-ZnO:B的光电特性。结果表明:"富氧"的缓冲层有效地增加了ZnO:B-TCO的近红外区域透过率,使其更适应宽光谱薄膜太阳电池的发展要求;(4)提出了一类基于磁控溅射及LPCVD技术的具有复合陷光结构的ZnO前电极材料,并在叠层薄膜太阳电池中进行初步应用;(5)基于复合陷光结构的优势,采用磁控溅射技术,通过对沉积条件的有效控制以及后湿法腐蚀工艺的优化,获得了大坑、小坑兼有的高绒度的ZnO透明导电薄膜,将其应用于非晶硅/非晶硅锗/微晶硅三结电池中,初始效率达到了14.06%;(6)采用化学水浴法制备了PbS量子点材料,并对反应条件对样品的影响进行了系统的研究,确定了将PbS等IV-VI族化合物半导体量子点用于上转换器的具体技术途径。     

氧分压对IWO薄膜表面形貌及光电性能的影响

掺钨氧化铟(In2O3:W,IWO)薄膜是一种新型的透明导电氧化物(TCO)薄膜,其中W与In之间存在着较高的价态差,使得IWO薄膜与其他TCO薄膜相比,在相同的电阻率条件下具有载流子浓度低、迁移率高和近红外区透射率高的特点.利用直流磁控溅射法制备了IWO薄膜,利用X射线衍射、扫描电子显微镜、霍尔效应及分光光度计表征了薄膜的表面形貌及光电性能.在工作压力1 Pa、氧分压为2.4×10-1Pa的条件下,实验中制备的IWO薄膜最佳电阻率为6.3×10-4Ω.cm,最高载流子迁移率为34 cm2V-1s-1,载流子浓度达到2.9×1020cm-3,可见光平均透射率约为85%,近红外平均透射率大于80%.     

Fe掺杂In2O3薄膜的微结构与磁、输运性能

采用磁控溅射方法制备Fe掺杂In2O3基稀磁半导体(DMS)薄膜.通过XRD、XPS和XANES分析,确定Fe掺杂In2O3薄膜中没有出现Fe团簇以及Fe的氧化物第二相,Fe元素是以Fe2+和Fe3+的形式共同存在.通过输运特性ρ-T和HALL分析确定Fe掺杂In2O3薄膜的载流子浓度约4×1018cm-3,且Fe的掺杂并未改变In2O3的半导体属性.SQUID磁性测试显示Fe掺杂In2O3样品具有明显的室温铁磁性,铁磁性可以由束缚磁极子模型或双交换机制来解释.     

Cu2ZnSnS4/Zn(O,S)异质结薄膜太阳电池的数值仿真研究

Zn(O,S)具有带隙宽、原料丰富且环保的优点,是一种很有潜力的CdS替代缓冲层。本文采用Solar Cell Capacitance Simulator (SCAPS)软件,对CZTS/Zn(O,S)/Al:ZnO 结构的薄膜太阳电池进行数值仿真,主要模拟研究Zn(O,S)的禁带宽度和电子亲和势、缓冲层的厚度及掺杂浓度、环境温度对电池性能的影响。结果表明：当Zn(O,S)的厚度和载流子浓度分别为50 nm和10₁₇ cm_-3时,电池的转换效率可达14.90％,温度系数为-0.021%/K。仿真结果为Zn(O,S)缓冲层用于CZTS太阳能电池提供了一定的指导。     

Ga2O3/ITO/Ga2O3深紫外透明导电膜的研究

采用常压烧结方法制备了Ga2O3陶瓷靶,用X射线衍射仪、金相显微镜对Ga2O3陶瓷靶的结构和形貌进行了研究.用射频磁控溅射Ga2O3陶瓷靶材和直流磁控溅射ITO（锡铟氧化物）靶材分别制备了Ga2O3薄膜、Ga2O3/ITO/Ga2O3膜,用紫外-可见分光光度计、四探针测试仪对Ga2O3薄膜、Ga2O3/ITO/Ga2O3膜的光学透过率和电阻率进行了表征.Ga2O3薄膜不导电,光学带隙5.1 eV;Ga2O3（45 nm）/ITO（14 nm）/Ga2O3（45nm）膜在300 nm处的光学透过率71.5%,280 nm处60.6%,电阻率1.48×10-2Ω.cm.ITO层的厚度影响Ga2O3/ITO/Ga2O3膜的光电性质.     

磁控反应溅射直接生长绒面H化Ga掺杂ZnO-TCO薄膜及其特性研究

采用直流磁控溅射技术,在玻璃衬底上直接生长出了具有绒面结构的H化Ga掺杂ZnO(HGZO)薄膜。研究了H2流量对薄膜结构、表面形貌及光电特性的影响。实验表明,在溅射过程中引入H2明显改善HGZO薄膜电学性能,并且能够直接获得具有绒面结构的薄膜。在H2流量为2.0sccm时,所制备的HGZO薄膜具有特征尺寸约200nm的类金字塔状表面形貌,同时薄膜方阻为4.8Ω,电阻率达到8.77×10-4Ω.cm。H2的引入可以明显改善薄膜短波区域的光学透过,生长获得的HGZO薄膜可见光区域平均透过率优于85%,近红外区域波长到1 100nm时仍可达80%。为了进一步提高薄膜光散射能力和光学透过率,根据不同H2流量下HGZO薄膜性能的优点,提出了梯度H2技术生长HGZO薄膜;采用梯度H2工艺生长获得的HGZO薄膜长波区域透过率有了一定的提高,薄膜具有弹坑状表面形貌,并且其光散射能力有了明显提高。     

缓冲层对AZO薄膜的性能影响

采用射频磁控溅射法分别在ZnO缓冲层和Al2O3缓冲层上制备Al掺杂ZnO(AZO)薄膜,利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、紫外-可见分光光度计、霍尔测试仪等仪器对薄膜的光电特性进行表征.XRD分析结果表明,加入缓冲层的薄膜具有更好的c轴择优取向,薄膜的表面平整,结晶质量有所改善,薄膜在可见光范围内的平均透过率超过80%.引入ZnO缓冲层制备的AZO薄膜的最低电阻率为5.8×10-4 Ω·cm,导电性能得到明显提高.     

单源化学气相沉积法制备In2O3纳米线

以乙酰丙酮合铟[In（acac）3]（acac=acetylacetonate）作为单源前驱体，Au为催化剂，采用化学气相沉积法，于较低温度（550℃）下成功制得了In2O3纳米线．用X射线粉末衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）和能量分散光谱（EDS）对In2O3纳米线进行了表征；制得的In2O3纳米线具有单晶结构，平均直径约为80nm，长度达十几微米，其生长服从气一液一固机理．光致发光研究发现，In2O3纳米线在483nm处有一个强的发射峰，这可归因于氧空位的存在．     

铂掺杂对氧化锡超微粒子薄膜表面结构及气敏特性的影响

用直流气体放电活化反应蒸发法制备了氧化锡超微粒子薄膜（Ｉ），再用直流平面磁控溅射法掺杂Ｐｔ。Ｐｔ的掺入使Ｉ的晶粒增多，电导下降，还使薄膜的气敏特性到显著改善，讨论了Ｐｔ掺杂对薄膜灵敏度影响的机理。     

p-Si TFT的电场增强MILC制备技术

采用电场增强金属诱导侧向晶化方法获得了结晶良好的多晶硅薄膜,并采用该工艺制备了p沟道薄膜晶体管器件,其迁移率为65cm2/(V·s),开关态电流比为5×106.采用拉曼光谱分析、X射线衍射、扫描电镜等微观分析手段对多晶硅薄膜进行了分析,结果表明加电场于两电极之间有促进多晶硅薄膜晶化的作用.采用EFE-MILC技术获得了大的晶粒尺寸,并用此技术制备了p沟多晶硅TFT.表明EFE-MILC技术是在低温下获得大晶粒尺寸p-Si薄膜和高性能p-SiTFT的好方法.     

The ultraviolet and blue luminescence properties of ZnO:Zn thin film

The ultraviolet (UV) and blue luminescence of Zn-rich zinc oxide thin film deposited by electron-beam evaporation have been investigated at room temperature (RT). We observed that the UV and blue electroluminescence (EL) emission band centered around 480 nm which is blue shifted in comparison with that of the ZnO thin film prepared by low pressure metal organic chemical vapor deposition (LP MOCVD). The UV emission is much stronger than blue emission in the photoluminescence (PL) spectra. The field-induced ionization of excited luminescent centers of ZnO:Zn thin film at high electric field and the difference between PL and EL are discussed. The experiments show that the ZnO:Zn thin film provides a hopeful new mechanism to obtain UV and blue emission.     

亚微米级多孔绝热膜的纵向热导率的测试

提出了采用调制热源，热沉边界条件下的超低频薄膜纵向热导率测试方法，结构金属薄膜的弱温度探测，使薄膜厚度方向的热导率测试进入到了亚微米量级。室温下热导率采用了线性拟合外推法求得。实测的多孔ＳｉＯ２薄膜热导率比致密的块休材料低了３个量级，为０．００１Ｗ／ｍ．Ｋ。     

以铜酞菁为过渡层的有机电致发光器件特性

研究过渡层结构对有机薄膜电致发光器件性能的影响。分别以铟、锡的氧化物 ( indium- tin- oxide,ITO)为阳极 ,以镁银合金 ( Mg:Ag)为阴极 ,用真空热蒸发法制备了结构为 ITO/ Cu Pc/ TPD/ Alq3/ Mg:Ag和 ITO/ TPD/ Alq3/ Mg:Ag的两类器件 ,并测定了器件的衰减曲线、发光光谱以及亮度—电压特性曲线。结果显示 :铜酞菁过渡层的使用虽然改善了器件的稳定性 ,但是却增大了器件的启亮电压 ,而且器件最大发光强度和最大光视效能也降低了。结果表明 :在高稳定性和高亮度、高光视效能不可兼得的时候 ,需要通过选择过渡层材料 ,优化制备工艺 ,获得一个最佳平衡值     

HgCdTe材料的制备及其红外器件综述

近年来，HgCdTe材料在红外领域的应用得到了长足的发展，并成为继Si和GaAs以后最为重要的半导体材料之一。在发展过程中，由最初的采用体材料直接制作器件，发展到目前利用薄膜技术来制作器件，并通过灵活运用各种薄膜的制备和掺杂技术，采用不同的器件结构，使器件的性能取得了极大的提高。由单元到多元到焦平面，由单色到双色，由低温到高温，由短波波段到长波波段，HgCdTe红外探测器已发展成为了种类最齐全，应用最广泛的一类红外探测器。     

用于空间光调制器光敏层的a—Si：Hpin二极管的研制

报道了用于光寻址快速空间光调制器光敏层的氢化非晶硅ｐｉｎ光敏二极管的设计、制备及光电特性的研究，制得了符合光敏层要求的ｐｉｎ二极管。     

有机薄膜电致发光器件的研究进展（综述）

对近几年来有机薄膜电致发光（ＥＬ）器件的研究进展进行了综合评停和分析,有机薄膜ＥＬ器件是近年来国际上研究的一个热点,该器件具有可与集成电路相匹配,直流电压低,发光亮度高,以及它与无机薄膜相比较易实现多色显示等优点。