科技要闻

研发新型太阳能电池厦门大学物理与机电工程学院康俊勇课题组研发成功一种新型太阳能电池,即将氧化锌和硒化锌两种宽带隙半导体材料用作太阳能电池,大大稳定了太阳能电池的性能并使其寿命延长,实现了宽带隙半导体在太阳能电池中的应用。课题组发现有2个制约宽带隙半导体光电转换效率的瓶颈:一是能否形成光生电流;二是能否提高宽带隙半导体的吸光率。经过多次实验,课题组选用了2种宽     

ZnO薄膜的气敏和光电性能的研究进展

ZnO是一种新型的宽带隙半导体材料,在气敏器件、光电器件及压电器件等方面具有广泛的应用前景,因而受到物理学界的广泛关注。本文介绍ZnO薄膜的气敏、光电性能的研究进展。     

室温溅射沉积ZnO:Al薄膜的工艺

ZnO:Al薄膜是一种N型宽带隙半导体材料,由于其大的载流子浓度和光学禁带宽度而表现出优良的光电特性.采用射频磁控溅射工艺,在室温下用氧化锌铝陶瓷靶(3wt%Al2O3)溅射沉积透明导电ZnO:Al薄膜,研究了各工艺参数,如氧流量、工作气压和射频功率对其光电特性的影响.实验结果表明:通氧量与靶材中含氧比例存在紧密联系,本实验在氧流量为0 sccm,射频功率400 W,Ar气为0.7 Pa,溅射时间为2.5 h的条件下,制备的ZAO薄膜最小方块电阻为65Ω/□,薄膜表面略显黄色.     

ZnO的p型掺杂研究进展

ZnO是一种宽带隙Ⅱ~Ⅵ族半导体材料,由于其独特的性能,如高电子迁移率、广泛的激子结合能,是一种很有前途的光电器件材料;但因本征施主缺陷和施主杂质引起的自补偿效应等很难使其有效地实现n型向p型导电的转变.介绍了ZnO的p型掺杂机理、掺杂元素分类及国内外对p型ZnO研究的最新进展.     

射频反应溅射a—Ge_(1-x)C_x∶H薄膜的红外谱分析

a-Ge_(1-x)C_x∶H 膜也是一类很重要的非晶半导体薄膜光电材料,其带隙宽度(Eopt)是可以调制的(从0.85eV 到2.5eV 以上),因而有着十分重要的应用前景。对于一个高效率叠层太阳电池来说,其关键之一是要获得一种具有高光敏性且 Eopt 小于1.5eV 的窄带隙底部电池材料。目前人们是把 Ge 或 Sn 掺入 a-si∶H 中,获得了窄带隙材料 a Si_(1-x)     

掺杂纳米氧化锌的光学性能综述

氧化锌是具有宽带隙和优良光电、压电等性能的半导体材料，且化学稳定性高，在功能器件的研制中具有广泛的用途，因而受到人们越来越多的重视。纳米氧化锌由于它的电子结构特性和潜在的应用而受到广泛的关注，尤其是其优异的光学性能越来越受到人们的重视。本文对纯纳米氧些锌和掺杂型纳米氧化锌的结构、制备及光学性能进行了综述。     

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.     

新型四配位硅基材料的结构与性质

硅基半导体已广泛用于光电转化和现代通信等不同领域,新型硅基材料的发展,有助于应对功能材料在现代科技领域面临的挑战.本文主要介绍本课题组近年来在新型四配位硅基材料领域中的理论设计与计算模拟,包括新型四面体硅基材料和平面四配位硅基二维单层材料.基于Si(C≡C)_4结构单元,设计了一系列类金刚石结构的宽带隙半导体材料,预测了它们的结构、光电及力学性质,分析了平面四配位硅的成键特征及其稳定化策略,探讨了含平面四配位硅的二维单层材料在锂离子电池和CO_2活化转化中的应用.     

Sn掺杂In_3O_2半导体薄膜的制备及其性能研究

采用磁控溅射方法在玻璃基底上制备了Sn掺杂In3O2(In3O2:Sn)半导体薄膜,通过XRD、XPS、四探针仪和分光光度计等测试表征,研究了生长速率对薄膜结构和光电性能的影响.结果表明:所制备的薄膜均具为(222)择优取向的立方锰铁矿结构,其结构参数和光电性能明显受到生长速率的影响.当生长速率为4 nm/min时,In3O2:Sn薄膜具有最大的晶粒尺寸(32.5 nm)、最高的可见光区平均透过率(86.4%)和最大的优值因子(7.9×104Ω-1·m-1),其光电性能最好.同时采用Tauc公式计算了样品的光学带隙,结果表明:光学带隙随着生长速率的增大而单调减小.     

宽带隙半导体器件仿真中收敛性问题的分析

针对宽带隙半导体器件仿真中常见的不收敛性问题,通过分析数值求解算法与宽带隙半导体材料的固有特性知道,其原因是少子浓度过低,从而提出3种引入平衡或非平衡少子的解决方案。ISE仿真结果表明,采用文中提出的方案在解决收敛性同时能保证求解结果正确性,并且对刚开始进行宽带隙半导体器件仿真设计的本科生有很大帮助。     

宽带隙半导体SiC非磁性掺杂研究取得进展

长期以来,过渡元素（Fe,Mn,Co等）掺杂稀磁宽带隙半导体的磁性来源问题一直存在着很大争议．主流观点认为,由于样品制备条件的差异,大多数过渡元素掺杂宽带隙半导体的磁性来源于磁性杂质的干扰或磁性原子在基体形成团簇所致,而不是掺杂材料的本征特性．因此,通过掺杂非磁性元素可以有效地避免磁性杂质的引入,排除磁性杂质的干扰,可以为探讨稀磁半导体的磁性来源提供理想的实验体系．这对深入认识宽带隙半导体中自旋长程有序的机制有着重要学术意义．     

低电子亲和势的场助热电子发射阴极

具有金属 /绝缘层 /半导体 /金属结构的场助热电子发射阴极是大屏幕显示器中的主要候选部件。电子发射受到各层薄膜的厚度、材料组分和结晶状态等的严重影响。由Au/Ag双层薄膜构成的上电极使得电子亲和势降低0 .5 e V,发射电流提高了数倍。半导体材料 Zn1 - x Mgx O具有低的电子亲和势以及适合电子注入的带隙宽度 ,并且已经较为容易地用溅射方法制备。上电极和半导体层之间的晶格匹配可以降低电子在界面上的散射 ,对提高发射电流是很重要的 ,这已经在 Zn1 - x Mgx O/Au和 L i F/Au界面上实现。在绝缘层和半导体层之间引入界面态控制层可以大大降低驱动电压 ,对采用宽带隙半导体层的阴极尤其具有实用价值     

ALD法制备二维二硫化钼薄膜的研究现状及展望

二硫化钼(M oS2)是一种典型的过渡金属硫属化合物,其二维结构表现出优异的光学性能、热电性能及光电性能,在光电器件领域具有广阔的应用前景.M oS2薄膜的带隙可通过原子层数进行调控,随层数减少其带隙呈逐渐增大趋势,当层数减至一层,将由间接带隙转为直接带隙.因此,制备层数可控的MoS2薄膜是其应用的基础.原子层沉积(A...     

运用表面光电压技术对半导体表面光电特性的研究

对运用表面光电压技术(SPS)对半导体材料光电性质的研究进行了综述，系统阐述了表面光电压谱(SPS)和场诱导表面光电压谱(FISPS)在测定半导体类型、表面态及其能级位置、表面电荷分布、半导体的能带隙等方面所表现出的优越性质．研究了半导体能带隙所表现出的特有性质．     

有机-无机混合阳离子钙钛矿发光二极管研究进展

 有机-无机杂化钙钛矿具有制备方便、光学带隙可调、电荷传输性能优异等特性,正成为新一代革命性的半导体光电材料。随着研究的不断发展,钙钛矿材料的量子产率已经超过90%。材料合成的快速发展促进了其在光电子器件上的应用,包括太阳能电池、发光二极管、光电探测器和晶体管等。本文回顾了有机-无机混合阳离子钙钛矿发光二极管的最新研究进展,包括材料晶体结构、纳米晶合成过程、器件制备及其光电特性表征。有机-无机混合阳离子为高量子产率钙钛矿纳米晶的合成开辟了一种新的途径,同时也为制备高亮度、高效率发光二极管器件提供了新的思路。     

闪锌矿结构GaN,AlN和合金Ga1—xAlxN光学性质计算

闪锌矿结构ＧａＮ、ＡｌＮ和合金Ｇａ１－ｘＡｌｘＮ光学性质计算何国敏王仁智郑永梅（厦门大学物理学系厦门３６１００５）随着人们对发光二极管和半导体激光器等光电器件的深入研究,工作于蓝紫波段的半导体材料受到普遍的重视．宽带隙半导体ＧａＮ和ＡｌＮ正是目前蓝紫...     

二氧化钛纳米薄膜的性质与表征技术

二氧化钛纳米薄膜是一种性能优越的宽带隙n型半导体,在光催化、光电转换器、传感器、磁性材料、化工、环保、化妆品、玻璃制造业等方面具有广阔的应用前景.介绍了二氧化钛纳米薄膜的光催化性能和光学性能及可能的应用,阐述了薄膜研究领域中能谱分析技术、光谱分析技术、显微分析技术、X射线分析技术等表征技术的原理及有关进展.     

Pb2+掺杂对Cd1-xZnxS光催化产氢性能的影响规律

采用共沉淀法制备了Pb2 掺杂的Cd0.2Zn0.8S及Cd0.8Zn0.2S固溶体光催化剂.实验结果表明,Pb2 掺杂的宽带隙固溶体Cd0.2Zn0.8S在6s轨道与固溶体的价带杂化后提升了价带位置,降低了半导体的带隙,因而提高了产氢活性.当Pb2 掺杂窄带隙固溶体Cd0.8Zn0.2 S后,形成固溶体价带附近的杂质能级,并成为光生电子空穴复合中心,因而不能提高产氢性能.因此,Pb2 对半导体的可见光改性仅适用于较宽带隙的半导体.     

纳米氧化亚铜光催化剂制备方法的研究进展

Cu2O是一种典型的p型窄带隙半导体功能材料,可见光区吸收系数大,具有较高的可见光催化活性,是一种极具开发前景的绿色环保光催化剂.结合前人的研究成果,对纳米Cu2O的制备方法研究进展进行综述,探讨目前制备方法的优缺点和未来研究的发展方向.     

GD-a-Si_(1—X)C_X∶H 薄膜的光吸收和光电导

辉光放电法制备的氢化非晶硅(a—Si∶H)薄膜是获得廉价太阳电池的重要材料之一.然而,掺硼之后光学带隙变窄,影响了太阳电池的短波性能.1977年 Anderson 和Spear 首先获得了宽带隙的氢化非晶硅碳合金薄膜(a—Si_(1-x)C_x∶H).最近 Tawada 等用这种材料作宽带隙窗口材料首先获得了 P-a-SiC∶H/i-n-a-Si∶H 异质结太阳电池,使其转换效率达7%以上.已经看出,a-Si_(1-x)C_x∶H 是一类很有实际应用价值