全In组分可调InGaN的分子束外延生长

Ⅲ族氮化物InxGa1-xN合金为直接带隙半导体,其禁带宽度随着In组分变化从3.43 e V(Ga N)到0.64e V(In N)连续可调,波长范围覆盖了0.3–1.9μm,具有电子饱和速度高和光学吸收系数大等特点,是制备高效率全光谱太阳能电池和白光照明器件的理想材料.由于缺少合适的衬底,In N和InxGa1-xN薄膜通常生长在蓝宝石或Ga N模板上.本论文综述了采用MBE方法,在蓝宝石衬底和Ga N模板上生长了In N和全组分InxGa1-xN薄膜的生长行为和材料物理性质.利用MBE边界温度控制法在蓝宝石衬底上生长高室温电子迁移率的InN薄膜,利用温度控制外延法在Ga N/蓝宝石模板上制备了全组分InxGa1-xN薄膜.     

In1-x GaxN/Si异质结太阳能电池的光伏特性研究

通过器件模拟对n—In1-xGaxN/p—Si异质结的光伏特性进行了研究,并与c—Si同质结薄膜电池的性能作了比较。在AM1.5的光照条件下,n—IGN/p—Si异质结在最佳的电池设计、最佳的材料和最佳的操作参数条件下获得的电池效率达到了27%。电池效率受到薄膜质量的强烈影响,从电子亲和势、多数载流子的迁移率、少数载流子的寿命、薄膜厚度以及掺杂水平的变化可以得到说明。     

MOCVD制备GaAs/AlGaAs多量子阱的光致发光特性

对MOCVD生长的GaAs/A1_xGa_(1-x)As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1.481eV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。对三种发光峰的能量位置进行了理论计算,其计算结果与实验测量所得到的值符合较好。     

GaInP薄膜的金属有机化学气相沉积生长动力学多尺度模拟

Ⅲ-V族化合物GaInP是一种高效发光材料.金属有机化学气相沉积（Metal Organic Chemical Vapor Deposition,MOCVD）技术能均匀生长多结、多层和大面积的薄膜材料,是一种非常有效的方法.通过分别运用计算流体力学、动力学蒙特卡罗方法与虚拟现实技术相结合,提出了一个研究垂直MOCVD反应器的GaInP薄膜生长过程的流体动力学、热力学和分子动力学多尺度模拟方法.可视化结果不仅准确和直观的显示了MOCVD反应器里的气体热流场分布情况,而且展示了MOCVD反应器中的GaInP薄膜生长过程.因此,该模拟为我们优化GaInP的MOCVD生长提供了一个重要指导.     

气相外延法生长碲镉汞薄膜的形貌特性研究

MOVPE(Metal-organicvapourphaseepitaxy)是目前流行的一种生长衬底上生长半导体薄膜材料的方法.讨论在碲锌镉(CdZnTe)和GaAs衬底上生长HgCdTe薄膜,通过实验得出,碲锌镉衬底和GaAs衬底的晶片方向、结晶完整性、缺陷浓度及生长前衬底的处理工艺都会严重影响到碲镉汞薄膜表面特性.     

In、Ga掺杂对SnO2的第一性原理研究

基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法，建立了本征SnO2、SnO2:In、SnO2:Ga和SnO2:(In,Ga) 超晶胞模型并进行了几何结构优化，对其能带结构、 态密度、 电荷密度及光学性质进行了模拟计算. 结果显示，相比于SnO2:In和SnO2:Ga，SnO2:(In, Ga)的晶格常数更接近于本征SnO2，可有效降低SnO2材料掺杂体系的晶格畸变. SnO2中In、Ga的掺入能够增大材料的带隙值，且能带结构向高能方向移动，材料呈现典型的p型半导体特性. SnO2:(In, Ga)中，In与Ga掺杂原子和O原子的电子云呈现出共价键特性. 光学性能表明，SnO2:(In, Ga)晶体中，光子能量在0~2.45eV和大于6.27eV的范围内表现出良好的介电性能，在微型微电子传感器机械系统器件和高密度信息存储等方面具有良好的应用前景. SnO2:(In, Ga)在可见光范围内具有105cm-1数量级的吸收系数，能够强烈地吸收光能，在光电器件的吸收材料中具有潜在的应用前景.     

纳米SnO_2薄膜的制备、结构和性能研究

在真空度为 1 3 3 .3μPa时 ,用真空气相沉积方法在玻璃衬底上沉积 Sn O2 薄膜 .通过XRD、SEM等测试分析 ,研究了杂质掺杂及热处理前后的 Sn O2 薄膜的结构、晶粒尺寸、电学特性以及不同工艺条件对薄膜性能的影响 .结果表明 ,掺 Bi有效地抑制了晶粒生长 ,提高了薄膜的稳定性 .掺 Bi后 ,薄膜的电学特性增强 ,而掺 In、Cd则影响不大 .     

In、Ga掺杂SnO_2的第一性原理研究

基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法,建立了本征SnO_2、SnO_2∶In、SnO_2∶Ga和SnO_2∶(In,Ga)超晶胞模型并进行了几何结构优化,对其能带结构、态密度、电荷密度及光学性质进行了模拟计算.结果显示,与SnO_2∶In和SnO_2∶Ga相比,SnO_2∶(In,Ga)的晶格常数更接近于本征SnO_2,可有效降低SnO_2材料掺杂体系的晶格畸变.SnO_2中In、Ga的掺入能够增大材料的带隙值,且能带结构向高能方向移动,材料呈现典型的p型半导体特性.SnO_2∶(In,Ga)中,In与Ga掺杂原子和O原子的电子云呈现出共价键特性.光学性能表明,SnO_2∶(In,Ga)晶体中,光子能量在0~2.45 e V和大于6.27 e V的范围内表现出良好的介电性能,在微型微电子传感器机械系统器件和高密度信息存储等方面具有良好的应用前景.SnO_2∶(In,Ga)在可见光范围内具有10~5cm~(-1)数量级的吸收系数,能够强烈地吸收光能,在光电器件的吸收材料中具有潜在的应用前景.     

稀土元素Gd掺杂氮化物半导体在自旋电子器件中的应用（英文）

本研究利用分子束外延的方法生长了Gd掺杂氮化物半导体。根据X线衍射和XAFS测定未有发现第二相的析出。观察到了来自In Gd Ga N的光致发光,发光峰随着In N的摩尔份数的变化而变化。这些材料在室温明显地观测到了磁滞曲线。Si共掺杂的Ga Gd N超晶格显示出了超大的磁矩,其原因可归于载流子诱发铁磁。最后,说明了这一材料在自旋发光二极管中的应用。     

纳米Pd-Ga/P(AAEM-St)复合材料的超声制备及表征

为了研究复合材料的形貌、结构、热稳定性及纳米粒子与基体P(AAEM-St)聚合物之间的相互作用。在不使用还原剂及乳化剂的条件下,超声辐射引发乳液聚合制备纳米钯镓/乙酰乙酸基甲基丙烯酸乙酯-苯乙烯共聚物[Pd-Ga/P(AAEM-St)]复合材料。并采用XRD、FTIR、TEM、XPS和TG等分析方法对其进行表征。结果表明:在P(AAEM-St)基体中既存在合金Ga5Pd,又存在纳米钯和纳米镓粒子;镓失去部分电子,一部分流向钯生成合金Ga5Pd,一部分与聚合物基体产生相互作用;纳米钯、镓和钯镓合金粒子的存在对基体P(AAEM-St)的热学性能有一定影响。     

外延生长在GaAs(001)表面的磁性薄膜

采用多种实验技术研究外延生长在GaAs(001)表面的Mn,Co和FeMn合金等磁性金属薄膜，研究结果表明外延生长的磁性薄膜的晶体结构和磁学性质与体材料相比有明显的判别，在一些情况下，外延薄膜和衬底之间的界面结构对于磁性薄膜的晶体结构和磁学性质起着决定性的作用。     

Effect of Mg content on the structural and optical properties of Mg<Subscript><Emphasis Type="Italic">x</Emphasis></Subscript>Zn<Subscript>1−<Emphasis Type="Italic">x</Emphasis></Subscript>O alloys

Mgx Zn1–x O thin films with x = 0, 0.11, 0.28, 0.44, 0.51, and 0.65 were grown by plasma-assisted molecular beam epitaxy on (0001) sapphire substrates. X-ray diffraction measurement reveals that phase separation of the Mgx Zn1–x O films occurred at x =0.44 and 0.51. Optical absorption spectra show that the absorption edges of the films shift to high-energy side with increasing Mg contents. In resonant Raman spectra, multiple-order Raman peaks originating from ZnO-like longitudinal optical phonons were obser...     

GaAs／Ge_xSi_（1－x）系统的电子能带结构

采用紧束缚方法计算了生长在ＧｅｘＳｉ１－ｘ合金（００１）面上的应变ＧａＡｓ层以及生长在Ｓｉ（００１）面上的应变超晶格（Ｓｉ２）４／（ＧａＡｓ）４的电子能带结构。讨论了应变对电子能带结构的影响．     

InAs/GaAs/InP及InAs/InP自组装量子点室温PL谱的研究

用五带 k· p模型计算 In As/ Ga As/ In P及 In As/ In P的室温 PL谱的能级分布 ,分析PL谱峰值 .发现 Ga As的张应变层影响 PL峰值位置 ,与 In As/ In P量子点相比 ,In As/Ga As/ In P量子点 PL谱峰值有明显红移 ,并从能带理论给出解释     

多晶硅薄膜太阳电池电子辐照研究

利用静电加速器对多晶硅薄膜太阳电池进行了电子辐照实验。电子能量为1MeV,分别以1014e/cm2、1015e/cm2和1016e/cm2电子辐照注量进行辐照,首次获得了多晶硅薄膜太阳电池在高注量的电子辐照后,性能衰降比晶体硅大的结果。结合太阳电池理论和半导体材料的电子辐照效应给出了合理的解释。     

硫钝化对Fe、Co/GaAs(100)界面形成和磁性质的影响

利用同步辐射和铁磁共振研究了经硫代乙酰胺硫钝化处理的ＧａＡｓ（１００）表面生长的Ｆｅ，Ｃｏ超薄膜与衬底的界面形成及磁性。实验结果表明，硫钝化能阻止Ａｓ向Ｆｅ，Ｃｏ超薄膜扩散，减弱Ａｓ和Ｆｅ，Ｃｏ的相互作用并增强在ＧａＡｓ（１００）表面生长的铁磁金属薄膜的磁性。     

应变超晶格(InxGa1-xAs)n/(GaAs)n(001)的电子结构和光学性质

用半经验的紧束缚方法ｓｐ３ｓ＊计算了薄层应变超晶格（ＩｎｘＧａ１－ｘＡｓ）ｎ／（ＧａＡｓ）ｎ（００１）的电子结构．给出了组份Ｘ为０．５３的超晶格（ＩｎｘＧａ１－ｘＡｓ）ｎ／（ＧａＡｓ）ｎ的带隙值随层厚ｎ的变化关系,以及超晶格（ＩｎｘＧａ１－ｘＡｓ）１２／（ＧａＡｓ）１２的带隙值随组份Ｘ的变化关系．在得到超晶格能量本征值和本征函数的基础上,计算了该超晶格系统的光学介电函数虚部,并与体材料ＧａＡｓ和体合金ＩｎｘＧａ１－ｘＡｓ的光学性质作了比较．计算结果表明,应变超晶格在较宽的能量范围有较好的光谱响应．     

不同衬底生长ZnO薄膜的结构与发光特性研究

采用射频磁控溅射方法分别在蓝宝石(Al2O3)(0001)和硅(100)衬底上制备ZnO薄膜．通过X-光衍射测量与分析表明两者都沿C轴方向生长，在Al2O3衬底上的ZnO薄膜结晶质量优于在Si衬底上的薄膜样品．然而，由原子力显微镜观测发现在Al2O3衬底上的薄膜晶粒呈不规则形状，且有孔洞，致密性较差；而在Si衬底上的ZnO薄膜表面呈较规则的三维晶柱，致密性好．光致发光测量表明，不同衬底上生长的ZnO薄膜表现出明显不同的发光行为．     

Schottky结构半导体粒子探测器的辐射测试

提出一种金属－半导体－金属Ｓｃｈｏｔｔｋｙ结构的粒子探测器，它用高迁移率，半缘绝的Ⅲ－Ⅴ族化合物半导体ＧａＡｓ为材料制成大面积的粒子探测器。经过能量为１．５ＭｅＶ，剂量分别为５００ｋＧｙ和１ＭＧｙ的电子辐射和剂量分别为３００ｋＧｙ和５００ｋＧｙ的＾６０Ｃｏγ射线辐射，探测器能正常工作，是一种新型的经得起强辐射的粒子探测器。