需要寻找新型半导体材料

世界上具有半导体性质的物质的种类非常多,但是已經在半导体技术上得到广泛应用的却只有极少数的几种。是不是說这极少数的几种半导体已经令人非常滿意了呢?不是的。例如制造晶体管时最常使用的锗,它就是一种希有元素,提取起来很是费事。又例如另一种在制造晶体管时大量使用的元素硅,它虽然到处都有,然而提純又很不容易。当然,锗和硅的性能都很好,但是在使用上都有一定的限制。由此可見,为了滿足今后对半导体材料愈来愈广的需要,我們必須侭可能地去探寻一些丰产的、易于提纯的、具有各种特殊性能的半导体材料。     

新型半导体材料磷化铟单晶研制成功

中国科学院上海冶金研究所最近研制成一种新型的化合物半导体材料——磷化铟(InP)单晶.InP是一种直接跃迁型半导体,有较高的电流峰谷比和较大的热导,它比硅和砷化镓等常用半导体有更为优越的性能,可以在更高的频率及更高的温度下工作.在微波及光电器件领域中是一种极有希望的新材料. 早在五十年代,就开始了InP材料的研究,但由于它在熔点附近有较高的离解压(1062℃,27.5atm),给晶体生长带来了很大的困难.高压单晶炉的出现,使InP晶体生长的研究得到了迅速的发展. 我所以高压水平梯度冷凝法合成的InP多晶为原料,在自行设计、加工的GYL-1型高压单晶炉中,用液封法生长了InP单晶.在InP生长中出现孪晶是一个较难克服的问题,至今国外尚未完全解决.我所通过合理调整热场,维持合适的温度梯度,严格控制原料的化学配比;选择适当的拉速及转速,以得到一个平的或微凸的固液界面,从而排除生成孪晶的可能性.     

室温离子液体: 一类新型的软介质和功能材料

对室温离子液体作为一种新型的介质在催化、有机合成、电化学、分离分析中的应用以及作为功能材料在摩擦与润滑、敏感材料、储能和光电材料等方面的研究进展作了综述, 并对离子液体研究未来的发展作了展望.     

具有大比表面积的TiO_2超微粒半导体电极研究

二氧化钛(TiO_2)是一种重要的半导体电极材料,它具有优良的化学稳定性,能够抵抗介质及光电化学腐蚀.但是,TiO_2半导体因其禁带宽度较大(3.2eV),仅能吸收太阳光的紫外部分,因而光电转换效率极低.为了提高TiO_2半导体电极对太阳能的利用率,人们在电极表面修饰染料等光敏剂,以增加电极对可见光的吸收.然而,在一个平滑的电极表面,单层染料分子仅能吸收不到1%的单色光,这就限制了电极的光电转换效率;采用多层染料能吸收更多的入射光,但同时却恶化了电极的光电特性.为了克服这一困难,瑞士的Gratzel等人采用由TiO_2超微粒组成的电极来吸附染料,取得了较好的效果.     

半导体材料硅的制备

硅是实用上十分重要的半导体材料。它的化合物遍布于自然界中,不象锗要考虑資源問題。硅之所以使人們感兴趣,主要还在于它有比較大的禁带寬度(硅的禁带寬度为1.21电子伏,锗为0.75电子伏),从而导致两个十分重要的結果。首先,由于硅有較大的禁带寬度,能在更高的溫度(>200℃)才变成本征性,因此硅半导体器件能在锗不能长期使用的溫度范围工作。其次,它的p-n結的反向电流比锗要低——低三个数量級,这一性貭在許多迴路应用中是很重要的。然而,提純硅却此提純锗困难得多。这是因为硅的熔点較高(锗的熔点是936℃,硅是1420℃),熔融时有高度的化学活泼性。硅中的某些杂貭有比較大的     

是否可能制造出室温下的磁性半导体?

针对Science创刊125周年之际公布的125个最具挑战性的科学问题之一"是否可能制造出室温下的磁性半导体?"进行了解读.主要从传统电子学面临的严峻挑战出发,介绍了磁性半导体的基本概念、与普通半导体的区别以及在信息技术中可能发挥的重要作用.本文以磁性元素掺杂的Zn O和Ga N为例介绍了实验中观察到的室温铁磁性的可能机制,并重点介绍了近年来关于典型磁性半导体(Ga,Mn)As的研究进展.最后针对室温下的磁性半导体研究进行了总结及展望.     

可降低室温的新型玻璃涂料

<正>科学家们开发出了一种新型窗户涂料,希望通过物理手段来自动降低室内温度,减少人们对空调的依赖。这种窗户涂料可以在32℃以下的环境中保持绝对透明,当气温超过这一界限时,它会自动呈现出如同磨砂玻璃一般半透明的质感。通过这种变化,它能够阻隔高达70%的太     

光电半导体材料的理论设计

光电半导体作为一种可以将光能和电能相互转换的材料,近几十年来,在能源和电子信息等领域得到广泛应用.随着计算机算力的提升和理论算法的发展,理论设计方法可以在短时间内探索成百上千种材料,相比于采用试错法的实验方式,具有开发周期短且成本低等特点,逐渐成为新材料研发的关键步骤.通过将物理原则与高通量计算、智能优化算法和机器学习等理论设计策略相结合,可以准确高效地探索性能优异的光电半导体材料.本文概述了光电半导体材料的设计策略和研究进展.首先,介绍基于第一性原理计算光电性质的方法,并分析相关物理性质的成因及其在光电半导体设计方面的意义;然后,结合具体的研究成果对高通量材料筛选、物理原则导向的材料设计、基于智能算法的材料搜索和基于机器学习方法的材料发现等不同的光电半导体设计策略进行概述,为该领域的理论设计方向提供指导原则;最后,对光电半导体设计方面的工作进行总结,并对该领域未来的发展进行展望.     

半导体硫化银纳米球的控制合成及室温气敏性

通过改良的水热方法, 成功合成了形貌规则的半导体硫化银(Ag₂S)纳米结构, 并对样品的形貌、化学成分和微观结构进行了详细的表征. 结果发现, 样品为表面光滑的球状结构. X-射线衍射仪/光电子谱仪(XRD/XPS)证明, 产物具有单斜结构且纯度很高. 通过紫外可见吸收光谱发现, 与传统粉体材料相比, 纳米球吸收峰有明显的蓝移(约20 nm). 运用表面光电压(surface photovoltage, SPV)技术系统地研究了Ag₂S 纳米球及传统粉体材料对乙醇气体的室温敏感特性, 在同样条件下, 纳米球的检测限可达<10 mL/m³, 而后者仅为50 mL/m³. 这为Ag₂S气敏纳米器件的潜在应用进行了一些探索.     

具有形状记忆功能的高分子材料

日本的Zeon公司已发现一种石油树脂——聚降莰烷(polynorbornane)具有形状记忆功能。甚至当它的形状被改变得很厉害时,对它加热便立即会恢复原状。Zeon公司准备在市场上销售用该材料制作的被命名为“NorsoLex”的汽车保险杠。聚降莰烷是一种高分子,其分子量超过两百万。比普通的高分子大十倍以上。这种具有微孔的树脂正在引起人们强烈的关注。 CdF化学公司是法国化学品生产的主要厂家,它开发了这种树脂的合成技术,并探讨了该树脂作为液体吸收材料的应用。这家公司向世界上的制造     

具有独特属性的稀土材料

在最近召开的2008年度国家科学技术奖励大会上,来自北京大学的徐光宪院士获得了国家最高科技奖．他因为在稀土材料研究方面的卓著成绩而获得该奖。在我们普通人的头脑中．偶尔会听到稀土这个词．但是与稀土“亲密接触”的机会并不多。稀土究竟是一种什么神奇的“魔力”,可以让它们的研究者获得国家最高科技奖？事实上,稀土并非只是存在于科学家的实验室中．它们离我们并不遥远。     

室温范围内大磁热效应的Gd-Tb材料的研究

磁致冷技术因为其效率高于气体制冷,而且没有环境污染问题,引起了人们的极大兴趣。但是室温范围的磁致冷技术存在不少问题有待人们去突破;其中关键技术之一是探索具有大磁热效应的磁性材料。室温磁致冷技术采用的是埃里克森循环(Ericsson cycle),该循环要求致冷材料在制冷温度范围内的磁熵改变值△S不仅大,而且为常数。根据报道,室温范围内的磁熵改变值△S最大的是金属Gd,但是该材料的磁熵改变值△S随温度T     

半导体材料研究的进展(一)

一百多年前,人们把一类电阻率介于金属和绝缘体之间的物质称作半导体.那时分类的依据并不严格,对这类物质的应用前景也很模糊.在三十年代,量子力学被应用到固体现象后,对半导体才有较严格的了解.四十年代末,用锗制作的晶体管试验成功,电子学学科开始发生了深刻的变革,半导体科学技术得到了广泛应用.近二十多年来,半导体科学技术有了巨大的发展,同时逐步形成了半导体材料研究这样一个综合的半导体研究领域.它包括物理、化     

半导体材料研究的进展(二)

三、其他半导体材料寻找新半导体材料及其应用的另一个领域是:Ⅲ—Ⅴ族,Ⅱ—Ⅵ族化合物间的固溶体;化合物的异质结;各种三元以上的化合物;无定形半导体等.     

半导体薄膜材料发光特性研究的新方向

硅基低维材料的可见光发射和ＧａＮ基材料的蓝绿光发射是９０年代半导体薄膜材料发光特性研究的两个新方向。本文从能带工程的角度出发，介绍了硅基低维材料的可见光发射机理；从器件应用的角度出发，介绍了ＧａＮ基材料的蓝绿光发射性质。     

对半导体材料研究的一些意見

远在十九世紀后半世紀,半导体的某些特性就已被发現。但是对它系統地深入研究,只不过是最近二三十年的事。在第二次世界大战期間,利用半导体p-n結的整流作用制成的检波器,解决了真空管所不能解决的雷达技术中极高頻电路的应用問題以后,半导体科学技术获得了极为蓬勃的发展。物貭按其导电的性貭可分为三类,即导体、电介貭和半导体。导体的电阻率約为10~(-6)～10~(-4)欧姆·厘米;电介貭的电阻率約为10~(14)～10~(18)欧姆·厘米;半导体的电阻率介于导体和电介貭之間。半导体与电介貭只是有量上的差別,而半导体与导体则具本貭的差别。半导体的电阻温度系数为負。电介貭亦如是,不过只有在     

具有载流子转变性能的超导材料

日本索尼公司已发现一种具有载流子转变性能的新型超导材料。据该公司发言人称,这种材料是一种含钕、铈、铜、氧元素的烧结体,是经过无氧化条件下的燃烧而形成的。为了形成这种材料,要将铈元素掺入钕元素中,并减少其含氧量,以保证电子载流子具有较高浓度.在普通温度直至超导特性转折点温度范围内,这种新材料显现出电子(n型)传导特性,而当温度降至超导特性转折点以下时,载流子又会转变成P型.对