直接带隙硅基超晶格Ⅵ_((A))/Si_m/Ⅵ_((B))/Si_m/Ⅵ_((A))的设计

Si基光发射材料由于它具有与先进的Si微电子技术兼容和成本低廉的优势,是光电子集成(OEIC)工程应用的首选材料.但由于体材料Si属于间接带隙半导体,不可能成为有效的光发射体.如何设计具有直接带隙硅基材料,备受实验研究工作者和材料设计理论工作者的关注.本文介绍一种新的硅基超晶格Ⅵ(A)/Sim/Ⅵ(B)/Sim/Ⅵ(A)的能带结构计算.在密度泛函理论框架内,采用混合基从头算赝势法模拟计算表明,其中Se/Si6/O/Si6/Se及Se/Si6/S/Si6/Se超晶格具有相当理想的直接带隙特征,其带隙处于红外波段.预期这类新材料及有关器件会有优越的光发射和各种光学性能,其制作也可较方便地与硅微电子工艺兼容.预计该材料在信息光电子领域将有强大的应用潜力.     

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.     

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．     

前言

微电子和光电子器件是现代信息技术的硬件基础．半导体硅(Si)是当前制备微电子器件最重要的材料，但由于其间接带隙的能带结构和弱的电光效应，限制了在光电子器件方面的应用．几十年来，人们一直在探索能在单块Si片上集成微电子器件和光电子器件的途径，如果这一技术被突破，无疑将对未来的通讯、显示、计算机等信息技术产生深远的影响．     

硅基Ⅳ族材料外延生长及其发光和探测器件研究进展

硅基光电集成回路是信息时代最具影响力的核心技术之一,由硅基光源、光电探测器、光调制器等模块组成.硅材料是微电子集成电路的基石,然而在光电集成方面却遇到了瓶颈.首先,由于硅是间接带隙材料,其发光效率极低,因此难以应用于硅基高效光源的研制.其次,硅在近红外通讯波段吸收系数很低,因此在近红外光电探测器的应用中具有较大的局限性.然而,研究者发现,通过能带工程将硅与其他Ⅳ族材料相融合不仅可以有效提高直接带高效发光效率,同时能使材料在近红外波段具有较高的吸收系数.因此,以Ⅳ族材料为基础,与硅工艺兼容的硅基光电集成回路引起了研究者的广泛关注.本文综述了课题组在硅基材料外延生长及其发光和探测器件方面的研究进展.介绍了硅基Ⅳ族材料Ge,SiGe/Ge异质结和量子阱材料的外延生长技术,以及硅基GeSn量子点发光材料的制备新方法.基于硅基Ⅳ族异质结构材料,发展调制金属与半导体接触势垒高度新机理,研制了多种结构的光电探测器.设计并制备了与互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor,CMOS)结构兼容的横向异质结以及双有源区垂直共振腔型两种结构硅基电致发光器件,有效提升器件的发光性能,并观察到应变锗发光增益现象.     

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。     

厦门大学学报2003年第42卷自然科学版(总第172～177期)总目次

快　讯　多维拟线性退化抛物方程Cauchy问题解的惟一性赵俊宁 ,詹华税(6 - 685)………………………………　直接带隙硅基超晶格Ⅵ(A) /Sim/Ⅵ(B) /Sim/Ⅵ(A) 的设计张建立 ,黄美纯 ,李惠萍 ,朱梓忠(3 - 2 65)………　碳纳米管负载 /促进Cu Cr催化剂上甲醇分解制氢陈书贵 ,周金梅 ,张鸿斌 ,林国栋 ,蔡启瑞(2 - 1 33)……　H2 在金属钾修饰碳纳米管上的吸附与储存武小满 ,周振华 ,王　毅 ,　　　………………………………周金梅 ,林国栋 ,张鸿斌(4- 4 0 5)　嗜水气单胞菌蛋白质组分子解剖图谱的初步建立王三英 ,吴谋胜 ,陈晋安 ,陈子 ,彭…     

硅基一维纳米半导体材料的制备及光电性能

硅基一维纳米半导体材料是新型的硅基光电子材料，在硅基光电集成和纳电子领域有重要的应用前景．主要论述了硅基一维纳米半导体材料(纳米硅线、纳米ZnO线)的制备，着重一维纳米材料的阵列化制备，讨论了其生长机理，研究了硅基一维纳米半导体材料的的光学、电学等物理性能．     

硅基集成光波导放大器的最新研究进展

在信息化进程中,随着摩尔定律越来越接近极限,将微电子和光电子结合起来,开发硅基大规模光电子集成技术已经成为技术发展的必然和业界的普遍共识.在硅基光电子集成器件中,硅基光源是重中之重.虽然硅是间接带隙半导体材料,发光效率很低,但人们一直没有放弃制备硅基光源.硅基光源包括硅基光波导放大器、发光二极管、激光器等,其中硅基光波导放大器又是激光器的基础,是硅基光电子集成回路中不可或缺的器件,如果光波导放大器有足够高的净增益,在光波导放大器的两端设计合适的谐振腔就可以获得光泵的激光.本文着眼于硅基光波导放大器,介绍了目前硅基光波导放大器最主要的两个研究方向,即硅基混合集成Ⅲ- Ⅴ族半导体光波导放大器和硅基掺稀土离子光波导放大器.并分别讨论了这两个研究方向的原理、制备方法、发展过程等,列举了相关的典型研究成果,最后简单介绍了其他光放大技术,并做了相应的分析、总结和展望.     

5''''-硝基-水杨基荧光酮-氯代十六烷基吡啶荧光熄灭法测定痕量Cr(Ⅵ)

基于Ｃｒ（Ⅵ）－５′－硝基－水杨基荧光酮（５′－Ｎ－ＳＡＦ）－氯代十六烷基吡啶（ＣＰＣ）体系的荧光熄灭效应，提出一种测定痕量铬（Ⅵ）的新荧光分析方法．ｐＨ在４．５～５．５范围内的柠檬酸—氢氧化钠缓冲溶液中，在ＣＰＣ存在下，Ｃｒ（Ⅵ）与５′－Ｎ－ＳＡＦ形成摩尔比为１２的配合物，配合物的激发波长和发射波长分别为：λｅｘ１＝４７５ｎｍ，λｅｘ２＝５０５ｎｍ，λｅｍ＝５２５ｎｍ．Ｃｒ（Ⅵ）浓度在０．８～５０μｇ／Ｌ范围内与ΔＦ呈良好的线性关系，相关系数ｒ＝０．９９９２，检测限为０．８μｇ／Ｌ．本法灵敏度高，选择性好，适用于水样、人发中痕量Ｃｒ（Ⅵ）的直接测定     

Se(IV)/Se(VI)富集检测方法研究进展

检测Se(Ⅳ）／Se(Ⅵ)对环境科学和生命科学研究具有积极意义。本文就1980年以来国内外Se(Ⅳ）、Se(Ⅵ)及总硒的富集手段、检测方法概况作一综述，方法包括：分光光度法、荧光光谱法、化学发光法、原子吸收光谱法、电化学分析法、动力学方法、原子发射光谱法及联用技术等。     

Ge/Si(100)界面研究

半导体超晶格材料的研究对于飞速发展着的微电子技术和光电子技术有着非常广泛的应用前景.从七十年代初期首次在GaAs半导体表面制成超晶格材料至今,对超晶格材料的研究已扩展到了其他半导体,Si_(?)Ge_(1-x)合金就是一种可在Si表面生长的超晶格材料.研究Si_xGe_(1-x)/Si超晶格首先是从Ge/Si界面的研究入手的,无论是从半导体-半导体界面研究的角度出发还是从实际应用的角度来考虑,如寻找一种便宜衬底材料来生长具有高效的GaAs太阳能电池薄膜等光电器件和GaAs电子器件,Ge/Si这种体系的界面研究就成了一个非常有兴趣的课题.本文用XPS、AES、ELS、CEED等表面手段研究在室温条件下Ge/Si(100)的界面形成.     

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．     

硅基钠米材料发光特性的研究进展

近年，硅基低维材料物理与工艺的研究预示，硅基光电子学将是今后半导体光电子学的一个主要发展方向，而硅基低维发光材料又将成为半导体光电子集成技术的主要基础材料。随着硅基超晶格、量子阱和多孔硅研究的不断深化以及纳米科学技术的日益发展，硅基发光材料正向纳米方向开拓。本文将主要介绍硅基纳米材料，如采用各种成膜技术在不同衬底表面上制备的高质量纳米硅（ｎｃ－Ｓｉ：Ｈ）膜，镶嵌在各种介质，如　－Ｓｉ：Ｈ、ＳｉＯ２或ＳｉＮｘ中的纳米晶硅，以及利用自组织生长的Ｇｅ、Ｓｉ以及ＧｅＳｉ纳米量子点的光致发光特性及其最近研究进展。     

Cr(Ⅵ)氧化5-溴水杨基荧光酮光度法测定微量Cr

在硫酸介质中,Ｃｒ（Ⅵ）将５－溴水杨基荧光酮（５－ＢＳＡＦ）氧化成最大吸收峰为４９４ｎｍ的有色产物,其表观摩尔吸光系数为３．６７×１０４Ｌ／（ｍｏｌ·ｃｍ）,Ｃｒ（Ⅵ）量在０～１５ｍｇ／２５Ｌ范围内服从比耳定律。用此法测定了电镀废液中微量Ｃｒ,回收率为９８．５％～１０３％,相对标准偏差为２．６％     

二安替比林基－（3，4－亚甲二氧基）－苯基甲烷光度法测定微量铬（Ⅵ）

合成了二安替比林基－（３，４－亚甲二氧基）苯基甲烷（ＤＡＤＭＰＭ）．研究了ＤＡＤＭＰＭ与Ｃｒ（Ⅵ）的显色反应．在Ｈ３ＰＯ４介质中，在Ｍｎ（Ⅱ）和吐温２０存在下，Ｃｒ（Ⅵ）与ＤＡＤＭＰＭ反应生成橙黄色产物，λｍａｘ为４７０ｕｍ，摩尔吸光系数ε＝３．０×１０５Ｌ·ｍｏｌ－１·ｃｍ－１．铬量在０—５μｇ／２５ｍｌ范围内符合比尔定律．已用于环境水样中Ｃｒ（Ⅵ）的测定，结果满意．     

Si/C复合材料的制备及作为锂离子电池负极的性能研究

硅基材料以其超高的理论容量(～4 200 mAh/g,Li4.4Si)受到广泛关注. 但是锂的嵌入会造成硅的晶格结构发生巨大变化(>300%),并逐渐粉化,导致材料循环性能很差. 该研究通过高能球磨、水热以及焙烧等处理方法制备Si/C复合材料,有效改善其性能.     

直接带隙Ge/Si_(1-x)Ge_x量子阱中激子态和带间光跃迁

利用有效质量近似和变分原理,对直接带隙Ge/Si1-x Gex量子阱中激子态和带间光跃迁进行研究.结果表明:直接带隙Ge/Si1-x Gex量子阱中带间光跃迁能、激子复合时间和基态振子强度依赖于阱宽和Si1-x Gex中Ge含量.当阱宽大于30nm时,跃迁能、激子复合时间、振子强度对Ge含量和阱宽的变化不敏感;基态线性光极化率随着Ge含量的增加而减小,同时光极化率峰值所对应的光子能量减小.     

Si/C复合纳米纤维负极材料的制备及其性能表征

以聚丙烯晴（PAN）作为高分子聚合物配体和碳源, 并添加少量纳米硅粉, 利用静电纺丝方法制备Si/C复合负极材料. 用热重分析（TG）研究前驱体的分解过程, 用X射线衍射（XRD）、 Raman光谱和扫描电子显微镜（SEM）研究Si/C复合材料的晶体结构和微观形貌. 结果表明: Si/C复合材料具有纳米纤维结构, 纤维直径约
为350 nm, 呈交错的网状分布; PAN高温分解产物多为无定形碳; 材料在0.1,0.2,0.5,1.0,2.0 C下的放电容量分别为735.6,712.1,685.4,492.3,367.9 mA·h/g, 其倍率性能较好.     

电子科学与技术专业现行课程体系改革与调研

本专业培养具有电子学领域内宽厚的理论基础和实验动手能力，掌握光电子，微电子和电子材料与元器件领域的专业知识，能在该领域内从事各种电子材料、电子元器件、光电子器件、集成电路的设计、制造，并能从事相应的新产品．新技术、新工艺的研究和开发等工作的高级工程技术人才。完成学业最低课内学分（含理论教学与集中性实践教学环节）为182．5，主要课程有电子线路实验、量子力学、固体物理学、信号与线性系统、半导体物理学、光电子技术与器件，微机原理与接口技术，传感器及其应用．光电子材料．光纤通信基础、集成电路EDA设计技术、半导体器件物理、微电子制造原理与工程技术。