a—Si／SiO2多量子阱材料光致发光特性

近年来硅发光已成为理论和材料研究的一个新热点,ａ－Ｓｉ／ＳｉＯ２多量子阱材料就是人们研制出的一种新的量子结构。有关理论表明,ａ－Ｓｉ／ＳｉＯ２多量子阱中硅层的电子和空穴都受到很强的量子限制效应,硅层能带有可能由体硅的间接带隙转变为准直接带隙,该量子阱材料有可能具有较强的发光特性。     

新型半导体薄膜材料的制备,结构和特性研究

主要介绍了研究所２０年来在新型薄膜半导体的制备、结构及特性研究方面所取得的成就,尤其是对非晶硅碳和非晶硅硅锗（α－ＳｉＣ：Ｈ和α－ＳｉＧｅ：Ｈ）薄膜、金刚石和类金刚石薄膜、立方氮化硼（ｃ－ＢＮ）薄膜、β－Ｃ３Ｎ４薄膜和富勒烯薄膜的研究工作取得了重要成果,不少工作已达到国际先进水平,发表论文３００余篇。     

1，1′─［四甲基二硅撑］双（环戊二烯基三羰基钨配合物）的合成及反应

１，２－二环戊二烯基四甲基二硅烷与丁基锂作用生成［四甲基二硅撑］双（环戊二烯基负离子盐），后者随即与六羰基钨反应形成１，１－［四甲基二硅撑］双［环戊二烯基三羰基钨负离子盐］，（Ｍｅ２ＳｉＳｉＭｅ２）·［Ｃｐ′（ＣＯ）３Ｗ－］２·２Ｌｉ＋（Ｉ）．（Ｉ）分别与六种卤化物反应，生成在钨原子上引入取代基的产物：（Ｍｅ２ＳｉＳｉＭｅ２）．［Ｃｐ′Ｗ（ＣＯ）３Ｒ］２，（Ｒ：Ｍｅ，Ｃ２Ｈ５，２；ＰｈＣＨ２，３；ＣＨ２ＣＯＯＣ２Ｈ５，４；ＣＨ３ＣＯ，５；Ｐ３ｈＳｎ，６）．（Ｉ）用醋酸处理后，随即分别与ＣＣｌ４，ＮＢＳ及Ｉ２作用，生成相应的钨卤化物，（Ｍｅ２ＳｉＳｉＭｅ２）［Ｃｐ′Ｗ（ＣＯ）３Ｘ］２，（Ｘ：Ｃ１，８；Ｂｒ，９；Ｉ，１０），（Ｉ）与Ｆｅ３＋／Ｈ３Ｏ＋作用发生氧化偶联，生成双核Ｗ－Ｗ键产物（Ｍｅ２ＳｉＳｉＭｅ２）［Ｃｐ′Ｗ（ＣＯ）３］２，１１．（Ｃｐ′＝Ｃ５Ｈ４）     

环戊二烯基二羰基铁碘化合物与相应铁负离子反应的再探讨

硅基取代环戊二烯基二羰基铁负离子［η＾５－ＲＣ５Ｈ４Ｆｅ（ＣＯ）２］＾－（Ｒ＝ＳｉＭｅ３，Ｉ；Ｓｉ２Ｍｅ５，Ⅱ）与铁碘化合物（η＾５－Ｃ５Ｈ５）Ｆｅ（ＣＯ）２Ｉ反应，除得到新的Ｆｅ－Ｆｅ化合物外，还分离到另两种母体Ｆｅ－Ｆｅ化合物；桥连化合物（η＾５，η＾５－Ｃ５Ｈ４ＳｉＭ３２ＯＳｉＭｅ２Ｃ５Ｈ４）［Ｆｅ（ＣＯ）２Ｉ］２（６）与铁负离子［η＾５－Ｃ５Ｈ５Ｆｅ（ＣＯ）２］＾－（Ⅲ）的反应，仅分离到各     

MOCVD制备GaAs／AlGaAs多量子阱的光致发光特性

对ＭＯＣＶＤ生长的ＧａＡｓ／ＡｌｘＧａ１－ｘＡｓ多量子阱结构进行了光致发光特性的测量。结果观察到三个发光峰；位于１．６６４ｅＶ处的峰是自由激子发光；峰值处于１．４８ｌｅＶ的发光是ＧａＡｓ中施主Ｓｉ（Ｇａ）原子上的电子向受主Ｓｉ（Ａｓ）跃迁引起的；而在１．５２９ｅＶ处的弱发光峰是ＧａＡｓ阱层中Ｓｉ（Ｇａ）原子上的电子与价带量子阱中基态重空穴复合形成的。     

量子阱、量子线及量子点

半导体纳米材料是纳米材料的一个重要组成部分，由于能带工程而实现的半导体超晶格、量子阱、量子线和量子点这类低维结构具有的独特物理性质，使得纳米薄膜、纳米微粒、纳米团簇、纳米量子点等所显示出的新颖的电、磁、光以及力学性质，令它们与电子学、光电子学以及通信技术、计算机技术的发展密切相关。纳米结构的电子和光子器件将成为下一代微电子和光电子器件的核心。     

三羰基（五甲二硅基）环戊二烯基烷基相的红外光谱研究

研究三羰基环戊二烯基烷基钼「（η－Ｃ５Ｈ４ＳｉＭｅ２ＳｉＭｅ３）（ＣＯ）３Ｍｏ－ＲＲ＝Ｍｅ，ＰｈＣＨ２，ＣＨ２ＣＯＥｔ」化合物的红外光谱，硅与茂环发生电子的反馈作用表现在红外光谱上分子的键振动吸收位移，从而讨论了硅甲在取代茂环后对化合物的红外光谱的影响并对标题化合物的主题红外吸收带进行归属。     

多孔硅特性研究

采用连续变化的单色光作为激光光源，进行了多孔硅的退火研究，测量了多孔硅的光致发光谱，结果表明，其发光机理一是由量子限制效应所决定；另一种由Ｓｉ－Ｈ键所决定。     

埋入SiO2膜中的微晶Ge的室温可见光致发光

埋入ＳｉＯ２膜中的微晶Ｇｅ的室温可见光致发光①王印月杨映虎郭永平②陈光华（兰州大学物理系，兰州７３００００）甘润今（北京机械工业学院基础部，北京１０００８５）可见发光器件在大屏幕显示和光电子学中是十分重要的，这些发光器件主要是用工艺复杂、价格较贵的...     

a-Si/CuInSe2叠层太阳能电池中的空间电荷效应

基于ｐｉｎ结构的ａ－Ｓｉ：Ｈ太阳能电池中的空间电荷效应，讨论了ａ－Ｓｉ／ＣｕＩｎＳｅ２叠层太阳能电池的稳定性。采用计算机数值模拟方法，得出由光生空穴俘获产生的ａ－Ｓｉ：Ｈ层中正空间电荷密度的增加，改变了电池内部的电场分布，普遍抬高了ａ－Ｓｉ：Ｈ薄膜中的电场强度；在当照射下，空间电荷效应不会给ａ－Ｓｉ／ＣｕＩｎＳｅ２叠层结构中的ａ－Ｓｉ：Ｈ薄膜中的场强度；在光照射下，空间电荷效应不绘给ａ－Ｓｉ／Ｃｕ     

Ge纳米结构的制备技术与发光特性研究进展

Si基纳米发光材料与器件的研究是目前半导体光电子技术领域中的一个活跃前沿.除了Si纳米晶粒、Si量子点和Si/SiO2超晶格等Si纳米结构之外,属于同族元素的Ge纳米结构也因其所具有的优异特性,而呈现出良好的发光性能.评述了Ge纳米结构的制备方法与发光特性在近年内取得的研究进展.     

硅基半导体光电子材料的第一性原理设计

具有特定功能的半导体材料的计算设计，是计算材料科学的一个重要研究领域．由于半导体的诸多性质取决于价带顶和导带底的电子态及其中的载流子分布，因此带隙的大小和能带极值的对称性便成为半导体材料设计最受关注的问题．为了进一步解决硅基光电子集成（OEIC）技术发展的瓶颈．设计具有直接带隙特性的硅基新材料并使其成为有效的光发射体，是一项富有挑战性的工作．本文在分析大量半导体能带结构的基础上，给出类sp系列半导体由间接带隙过渡到直接带隙的主要物理机制，并以对称性概念、芯态效应和电负性差效应为基础，提出一种新的直接带隙半导体材料设计方案．根据这个方案所表达的设计思想，我们对当前十分受关注的硅基光发射材料进行了计算设计．结果发现，用VI族元素在硅生长时进行周期性插层的、具有正交和四角点群对称性的人工微结构材料VIA／Sim／VIB／Sim／VIA具有直接带隙特性．其中当m=5或奇数时，材料有四角结构对称性，而m=6或偶数时是正交结构对称性．VI“。。是在〈001〉生长方向生长的单层VI族元素．这类材料的优点在于可自然地与硅实现晶格匹配，与微电子技术相兼容，并可较容易的用现行的MBE、MOCVD或UHV-CVD生长方法实现．预期这类新材料及其相应器件的研制开发．将大大开拓全硅OEIC和硅光子集成（PIC）技术的进一步发展．     

Progress of Si-based nanocrystalline luminescent materials

Si-based nanomaterials are some new photoelctronic and informational materials developed rapidly in recent years, and they have potential applications in the light emitting devices, e. g. Si light emitting diode, Si laser and integrated Si-based photoelectronics. Among them are nanoscale porous silicon (ps), Si nanocrystalline embedded SiO₂ (SiO_x, x < 2.0) matrices, Si nanoquantum dot and Si/SiO₂ superlattice, etc. At present, there are various indications that if these materials can achieve efficient and stable luminescence, which are photoluminescence (PL) and electroluminescence (EL), it is possible for them to lead to a new informational revolution in the early days of the 21st century. In this article, we will mainly review the progress of study on Si-based nanomaterials in the past ten years. The involved contents are the fabricated methods, structural characterizations and light emitting properties. Finally, we predicate the developed tendency of this field in the following ten years.     

金刚石薄膜自支撑窗口试样的制备与实验研究

以氢气和丙酮为原料，采用电子增强热丝CVD法，在硅片(100)基底上涂覆一层金刚石薄膜，在传统的硅平面加工工艺的基础上发展了一种新的在沉积好的基片上制备自支撑窗口试样的方法，并采用光刻法和湿式各向异性刻蚀技术制备得到金刚石薄膜自支撑窗口试样．研究表明，所制备的金刚石薄膜自支撑窗口的形状比较规则，膜内残留内应力小，能很好地满足鼓泡实验的要求，可以用来定量检测金刚石薄膜膜基界面结合强度和综合评价薄膜力学性能，对于促进金刚石薄膜材料在半导体器件中的应用和推广具有积极的意义．     

可见光波段发光多孔硅膜的结构特征研究

采用在HF溶液中阳极处理硅单晶片的方法制备了具有可见光波段发光特性的多孔硅膜。应用X光衍射技术及激光喇曼散射谱研究了发光多孔硅膜的结构特征。研究结果表明:纳米量级尺寸是多孔硅膜的一个重要特征。估计多孔硅硅柱横截面直径在几到十几纳米之间。     

PECVD生长nc-Si:H膜的掺杂特性研究

采用常规ＰＥＣＶＤ工艺,以高Ｈ２ 稀释的ＳｉＨ４ 作为反应气体源,以ＰＨ３ 作为Ｐ原子的掺杂剂,在Ｐ型（１００） 单晶硅（ｃ－ Ｓｉ） 衬底上,成功地生长了掺Ｐ的纳米硅膜（ｎｃ－ Ｓｉ（Ｐ）：Ｈ） 膜。通过对膜层结构的Ｒａｍａｎ 谱分析和高分辨率电子显微镜（ＨＲＥＭ） 观测指出：与本征ｎｃ－ Ｓｉ：Ｈ 膜相比,ｎｃ－ Ｓｉ（Ｐ）：Ｈ 膜中的Ｓｉ 微晶粒尺寸更小（～３ ｎｍ） ,其排布更有秩序,呈现出类自组织生长的一些特点。膜层电学特性的研究证实,ｎｃ－ Ｓｉ（Ｐ）：Ｈ 膜具有比本征ｎｃ－ Ｓｉ：Ｈ 膜约高两个数量级的电导率,其σ值可高达１０－ １ ～１０１ Ω－１ｃｍ －１ 。这种高电导率来源于ｎｃ－ Ｓｉ（Ｐ）： Ｈ 膜中有效电子浓度ｎｅ 的增加、Ｓｉ 微晶粒尺寸ｄ 的减小和电导激活能ΔＥ的降低。     

半导体量子结构和Si基光电子材料设计的新进展

评述近年来在半导体量子结构电子态理论应用于Si基光电子材料设计方面的重要进展。着重对有直接高技术应用背景的论题进行讨论和展望。最近关于Si纳米晶光增益和纳米硅/氧超晶格材料超稳定电致发光等具有突破性发现的实验研究成果具有重要意义。对本课题组在该领域的主要贡献及最近关于Si/O超晶格结构的理论研究进展也作简要报道。这些研究正酝酿着信息领域光电子集成技术的重大突破。     

Silicon-based nanomaterials for lithium-ion batteries

Silicon-based nanomaterials have been of scientific and commercial interest in lithium-ion batteries due to the low cost,low toxicity,and high specific capacity with an order of magnitude beyond that of conventional graphite.The poor capacity retention,caused by pulverization of Si during cycling,triggers researchers and engineers to explore better battery materials.This review summarizes recent work in improving Si-based anode materials via different approaches from diverse Si nanostructures,Si/metal nanocomposites,to Si/C nanocomposites,and also offers perspectives of the Si-based anode materials.     

基于反射光谱的InxGa1-xN半导体薄膜厚度测量

氮化镓薄膜是制造蓝紫光光电子器件的理想半导体材料之一。三元合金InGaN薄膜是优良的全光谱材料而且不同In组分的InGaN薄膜叠层可用于研制高效率薄膜太阳电池。精确测量InGaN薄膜的厚度有利于研制高效率的光伏器件。本文利用分光光度计实验研究了蓝宝石衬底金属有机物化学气相沉积（MOCVD）技术生长的铟镓氮（InGaN）半导体薄膜的反射光谱。基于薄膜干涉原理，计算分析了InxGa1-xN薄膜的厚度；结果发现利用反射光谱中不同波峰、波谷确定的薄膜厚度相对偏差度的平均值为4．42％。结果表明用反射光谱的方法测量InxGa1-xN薄膜的厚度是可行的。     

ZnO基稀磁半导体纳米薄膜材料的研究进展

目的 综述ZnO基稀磁半导体(DMS)纳米薄膜材料的研究进展概况,揭示本研究领域存在的某些问题,并在此基础上分析其发展前景.方法 参考58篇相关文献,对其结构和掺杂体系进行总结和比较.结果 从ZnO基DMS纳米薄膜材料的制备方法、掺杂其它元素两方面进行了综述,并指出了目前研究中存在的问题,即难以合成出高质量均匀掺杂的样品;磁性来源问题尚未形成统一的定论;探求影响磁学性质的本质的微观因素需要深入研究,以及制备样品的重复率不高.结论 具有室温铁磁性的DMS是自旋电子学应用的基础,它是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.其研究虽有长足发展,但是要制备出比较理想的ZnO基DMS纳米薄膜材料的技术目前看来还不够成熟,依然需要深入研究.