Si/SiO2和Si/SiNx /SiO2超晶格的能带结构

利用Kronig-Penney模型从理论上计算了Si/SiO₂和Si/SiN_x/SiO₂多层膜结构中量子阱的能带结构, 进一步分析了各亚层薄膜厚度对能带结构和有效质量的影响.结果发现, 适当减少亚层的厚度都能使得纳米Si薄膜的带隙发生明显宽化. 在Si/SiO₂超晶格中, Si量子阱层带隙能量随着Si层厚度的变化符合E_PL(eV)=1.6+0.7/d²关系, 与我们的计算结果十分吻合. 在Si/SiN_x/SiO₂超晶格系统中, 可以通过控制各亚层厚度, 尤其是Si和SiN_x层厚度, 均能够有效地控制发光.     

Si/SiN_x多层膜能带结构的理论研究

利用Kronig-Penney模型计算了Si/SiNx多层膜结构中Si亚层的能带结构.结果表明,无论是减少Si或Si/SiNx亚层的厚度都将导致Si层的带隙发生宽化,计算结果与实验值符合较好.进而还发现,当Si层厚度减小时,Si/SiNx多层膜结构中载流子(电子和空穴)的有效质量均减小,有利于对载流子复合发光的控制.计算结果对实验上研究发光可控的Si/SiNx多层膜结构有重要指导意义.     

Au/(Si/SiO_2超晶格)/p型Si结构的可见电致发光研究

采用磁控溅射技术制备了 Si/ Si O2 超晶格薄膜 ,在正向偏压大于 4 V即可观测到了来自Au/ ( Si/ Si O2 超晶格 ) / p - Si结构在室温下的可见电致发光 .认为光发射主要来自于 Si O2 层中的发光中心上的复合发光 ,对实验结果进行了解释 .     

施加电场的单量子阱中束缚态的能级

超晶格由2种不同晶体材料交替生长的具有周期性结构的多层薄膜构成,2种材料的势垒-势阱结构就是量子阱.通过理想的无限深势阱模型,讨论了施加电场作用的超晶格中单量子阱束缚态的能级结构和态密度,得到了体系的本征能量与本征函数.分析表明:沿超晶格生长方向能量量子化,量子化能量构成了一系列子能带(微带);在电场作用下,超晶格量子阱能级向低能方向移动,施加电场不影响超晶格量子阱子能带的电子态密度.     

硅基超晶格Ⅵ(A)/Si6/SiO2/Si6/Ⅵ(A)的电子结构

硅的有效光发射是硅基光电器件研究的一个关键问题,因此一直受到广泛的关注.本文采用第一性原理对新的硅基材料Ⅵ(A)/Sim/SiO2/Sim/Ⅵ(A)(m=6,Ⅵ(A)=O,Se)的能带结构、态密度和电荷密度等进行了计算研究.通过改变掺入Ⅵ(A)族原子氧和硒的对比,分析了SiO2层、不同的Ⅵ(A)族原子以及它们与最近邻Si原子的相互作用对硅基材料电子性质的影响.研究表明,在局域密度近似(LDA)下,O/Si6/SiO2/Si6/O结构在X点存在准直接带隙的特征,而Se/Si6/SiO2/Si6/Se在Γ点存在很小的直接带隙.     

Au／（Su／SiO2超晶格）／p型Si结构的可见电致发光研究

采用磁控溅射技术制备了Si/SiO2超晶格薄膜,在正向偏压大于4V即可观测到了来自Au/(Si/SiO2超晶格）／p-Si结构在室温下的要中见电致发光,认为发光射主要来自于SiO2层中的发光中心上的复合发光,对实验结果进行了解释。     

a—Si：H/a—SiN_x：H超晶格薄膜的光声谱

我们应用光声技术,研究 a-Si:H/a-SiN_x:H 超晶格薄膜中载流子的非辐射复合和量子尺寸效应,发现载流子的非辐射复合与超晶格薄膜中的缺阱有关;超晶格薄膜的光学能隙随着势阱宽度减小而增大.     

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。     

四元混晶InGaAsP应变量子阱在组分调制下的能带转型

采用模型固体理论,在计入晶格失配造成的应变效应的情况下,计算了In1-xGaxAsyP1-y/InGaAsP单量子阱中电子和空穴的能带.结果表明:通过调整混晶组分,可以方便地调制能带结构,实现能带转型; 当阱由单层变为多层时,通过控制组分可使势阱由方阱变为抛物阱.     

超晶格量子阱中束缚态的能级结构

超晶格是指由两种不同晶体材料交替生长的具有周期性结构的多层薄膜,两种材料的"势垒-势阱"结构就是量子阱.通过使用理想的无限深势阱模型和三角势阱模型,讨论了超晶格中单量子阱束缚态的能级结构和态密度,得到了体系的本征能量与本征函数的表达式.沿超晶格生长方向能量量子化,量子化能量构成了一系列子能带(微带),体系电子态密度与能量无关.     

Blue emission from hydrogen-containing a-Si：H／SiO2 multilayers and the investigation of its mechanism

A series of hydrogen-containing a-Si:H/SiO2 multilayers with different a-Si:H sublayer thickness were fabricated by layer-by-layer deposition and in situ plasma oxidation in a plasma-enhanced chemical vapor deposition system (PECVD). Optical induced blue emission from the samples was observed by the naked eye at room temperature, which has never been reported in the luminescence study of Si/SiO2 multilayers up to now. Both the photoluminescence (PL) peak and the absorption edge show a blue shift as the a-Si:H sublayer thickness decreases. The origin of the blue emission and the effect of hydrogen are discussed.     

磁控溅射Cu膜之Cu/SiO2/Si结构的应力

采用红外光弹测量法用磁控溅射淀积在SiO2/Si晶片表面的Cu膜在Si衬底中引入的应力。结果表明：SiO2在Si衬氏中引和张应力，而Cu在Si衬氏中引入压应力，在Cu/SiO2/Si结构中，随SiO2膜厚减小和Cu膜厚增大，Si衬底中张应力逐渐减小，最终转为压应力。同时比较、分析了理论估算值和实验结果的差异，预示和分析了Cu引线的可靠性。     

PZT／SiO_2／Si界面的XPS分析

采用ＳＯＬ－ＧＥＬ工艺在ＳｉＯ２／Ｓｉ衬底上制备了铁电薄膜，对ＰＺＴ／ＳｉＯ２／Ｓｉ结构进行了ＸＰＳ分析，结果表明，在ＰＺＴ铁电薄膜和硅衬底之间加ＳｉＯ２使Ｆ／Ｓ界面得到了改善．     

纳米二氧化硅/硅异质结的表面光伏特性

采用溶胶 -凝胶法在P型单晶硅的表面镀上一层纳米二氧化硅薄膜 ,应用表面光电压谱 (SPS)、漫反射光谱 (DRS)和傅里叶红外光谱 (FTIR)研究其室温下的光伏、光吸收特性 .结果表明 :在单晶硅表面镀上一层纳米二氧化硅薄膜后 ,漫反射吸收系数F(R)比单晶硅提高了约 5 0 % ,相应的光电压信号提高了约两个数量级 .在 40 0～ 80 0℃热处理温度范围内随着温度的升高 ,纳米复合材料SiO2 /Si的光伏效应增强 ,红外光谱中的Si-O键振动吸收峰降低 ,二氧化硅薄膜中欠氧状态加剧 .     

TiO_2/SiO_2复合材料的制备及其光催化性能的研究

以钛酸丁酯和正硅酸乙酯为主要原料,用两步溶胶-凝胶法制备了TiO2/SiO2复合材料,并对其光催化降解活性艳红X-3B溶液的性能进行了研究,考察了Ti∶Si摩尔比、焙烧温度、初始浓度和催化剂用量对其光催化降解率的影响。结果表明,当n(Ti)∶n(Si)=6∶1,焙烧温度为500℃时TiO2/SiO2复合材料的光催化活性最好,比相同条件下纯TiO2的光催化活性有明显提高;相同条件下,降解率随溶液初始浓度的升高而降低,催化剂用量存在最佳值,25 mg/L的活性艳红X-3B溶液,催化剂用量的最佳值为1.6 g/L。     

Characterization of ultrathin SiO 2/Si interface grown by low temperature plasma oxidation

Ultrathin SiO 2 layers on Si (100) wafers were prepared by plasma oxidation at a low temperature (250℃). The analyses of X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and TEM reveal that the chemical composition of the oxide layer is stoichiometric SiO 2 and the SiO 2/Si interface is abrupt. The thickness of the ultrathin oxide layer obtained from XPS, capacitance-voltage (C-V) and ellipsometry measurements indicate a nonlinear time dependence. The high frequency C-V characterization of MOS structure shows that the fixed charge density in SiO 2 film is about 10 11 cm -2 . It is also shown that the strength of breakdown electrical field of SiO 2 film with 6 nm thickness is of the order of 10 6 Vcm -1 . These properties of the ultrathin SiO 2 layer ensure its application in silicon quantum devices.     

以SiO2/Si为衬底的Ba1-xLaxNbyTi1-yO3薄膜的敏感特性

通过离子束溅射技术淀积在SiO2/Si衬底上的钛酸镧钡铌膜（Ba1-xLaxNbyTi1-yO3），制成集薄膜电阻和金属－绝缘体－半导体（MIS）电容为一体的传感器。实验结果表明，薄膜电阻在303－673K温度范围内对可见光和热具有良好的灵敏特性，同时MIS电容对相对湿度有很高的灵敏度。我们测试了此薄膜的光吸收特性，并得到了它的禁带宽度。最后，我们研究了薄膜电阻的阻抗温度频率特性和频率对MIS电容湿敏特性的影响。     

CuO／SiO2和CuO—ZnO／SiO2催化剂的热分析性质

用差热分析（ＴＧ／ＤＴＡ）技术研究了ＣｕＯ／ＳｉＯ２和ＣｕＯ－ＺｎＯ／ＳｉＯ２催化剂于Ｈ２气下的还原行为和在Ｏ２气下的氧化行为及对其催化性能的影响。结果表明,ＺｎＯ的加入有利于催化剂的热稳定性,并对ＣｕＯ的还原有促进作用;在有氧化气氛存在时,ＺｎＯ的加入不利于保持Ｃｕ＾０的还原态。     

TiO_2/SiO_2的制备及其光催化性能

采用溶胶 -凝胶法制得 Si O2 胶体 ,并将其与锐钛型 Ti O2 微粒复合制得 Ti O2 / Si O2 催化剂 .用透射电镜 (TEM)观察表面形貌 ,用红外光谱 (IR)和 X-射线衍射 (XRD)表征其结构 .以敌敌畏溶液等为体系 ,考察了 Ti O2 / Si O2 的催化性能 ,同时与单一的锐钛型 Ti O2 作对比 .结果表明 ,Ti O2 / Si O2 具有比 Ti O2 更强的光催化性能