垂直型MoS2/C60范德华异质结的研究

研究了采用垂直堆垛方式构筑的MoS2/C60范德华异质结的特性。利用直流磁控溅射法制备Mo薄膜,对Mo薄膜进行硫化退火处理得到MoS2薄膜,采用真空蒸镀法在MoS2薄膜上沉积C60进而形成MoS2/C60范德华异质结,并制备了Au/MoS2/C60/Al结构的器件。对MoS2薄膜的晶体结构进行了分析,对MoS2,C60及MoS2/C60薄膜的喇曼光谱及光吸收特性进行了测试和表征。结果表明:经过750℃退火后的MoS2晶型为2H型;由于在MoS2和C60薄膜之间范德华力的存在,相对于生长在Si/SiO2衬底上,沉积在MoS2上的C60薄膜喇曼特征峰发生红移;MoS2/C60薄膜在可见光范围内具有明显的光吸收特性;异质结表现出良好的整流特性,通过电子导电模型分析得出电子的传输机制包含热电子发射,空间电荷限制电流传导(SCLC)和隧穿现象。     

二硫化钼场效应晶体管金属接触的研究进展

二硫化钼(MoS2)作为一种代表性的半导体二维原子晶体材料,具有优异的物理及电学特性,这使其在光电器件尤其是逻辑器件的应用中具有广泛的前景。总结了MoS2的表面电荷转移掺杂和替位掺杂,并分析了不同掺杂方法的优劣,同时介绍了降低费米能级钉扎效应的两种接触电阻的优化方法。依据肖特基理论改变金属功函数可以调节金属与MoS2的肖特基势垒高度,但由于金属与MoS2之间存在费米能级钉扎效应,接触时会产生较大的肖特基势垒,降低载流子的发射效率,从而增加金属与MoS2之间的接触电阻。最后,指出MoS2器件接触电阻的研究趋势并展望了MoS2的应用前景。     

聚乙烯醇掺杂对二维MoS2晶体管电学性能的影响

采用机械剥离法得到二维MoS2材料并将其转移到SiO2/Si衬底上,采用光刻、剥离工艺制备出二维MoS2晶体管.将二维MoS2晶体管浸泡在不同质量浓度的聚乙烯醇(PVA)溶液中,然后旋涂成膜并退火实现掺杂.对掺杂前后二维MoS2晶体管的电学性能进行测试.测试结果显示,当PVA溶液质量浓度为0.5％、1％和2％时,掺杂后的二维MoS2晶体管开态电流提高到3倍、3.6倍和10倍,有效电子迁移率提高到1.7倍、2.8倍和4.3倍,开态电阻降低了一个数量级以上.由于掺杂层的覆盖,二维MoS2晶体管的稳定性有了显著提高,暴露在空气中30 d后未观察到电学性能有明显退化.研究结果表明,可以通过控制PVA溶液的质量浓度对二维MoS2晶体管的掺杂浓度进行调控,从而影响其电学性能.     

基于FET结构的MoS2器件的研究进展

对带隙可调的二维层状半导体二硫化钼(MoS2)的材料特性以及基于MoS2薄膜的器件性能和应用进行了简单阐述,重点分析了多种MoS2场效应晶体管(FET)的结构特点,并对MoS2 FET的制备工艺、电学性能(载流子迁移率、电流开关比、亚阈值摆幅等)以及栅极介质层材料对器件性能的影响等进行了综述.在此基础上进一步总结了近年...     

冰乙酸在超声喷雾热分解法制备ZnO薄膜中的作用

采用超声喷雾热分解技术(USP),以二水醋酸锌(Zn(CH<,3>COO)<,2>·2H<,z>O)为原材料.在无碱玻璃衬底上制备了ZnO薄膜.对前驱液pH值、ZnO薄膜结构特性、表面形貌、电学和光学特性的研究结果表明,冰乙酸对ZnO薄膜生长速率具有重要影响.X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)测试显示,所有...     

二硫化锡薄膜场效应晶体管的可见光探测特性

采用化学气相输运(CVT)法和微机械剥离技术制备了SnS₂薄膜,使用Au电极作为源、漏电极,n型重掺杂Si作为栅极,制备了基于SnS₂薄膜的背栅型场效应晶体管(FET),并研究了其电学特性和可见光探测特性。结果表明,制备的SnS₂薄膜具有良好的结晶度,SnS₂薄膜背栅型FET具备良好的栅压调控特性。器件对波长为405 nm的蓝紫光表现出明显的光响应,光响应度高达456.82 A·W^-1,外量子效率为1.40×10⁵%,比探测率为7.12×10¹²Jones,并且具有较快的光响应速度,上升和下降响应时间分别为1 ms和0.5 ms。器件的光探测性能受栅压调控,当栅压为40 V时,器件的光响应度可达730 A·W^-1。     

反应压力对MOCVD法沉积ZnO薄膜性质的影响

研究了反应压力对金属有机化学气相沉积(MOCVD)技术制备未掺杂ZnO薄膜的微观结构和光电特性影响.X射线衍射(XRD)和扫描电子镜(SEM)的研究结果表明,随着反应压力的降低,ZnO薄膜(002)择优峰的强度呈现相对减弱趋势,并且出现了较强的(110)峰;Hall测量表明,低的反应压力有助于提高薄膜电学特性.200 Pa时制备出的ZnO薄膜具有明显的"类金字塔"状绒面结构,电阻率为1.28×10-2 Ω·cm.实验中沉积的ZnO薄膜在600～2 600 nm内平均透过率超过80%,而短波长范围由于光散射作用,ZnO薄膜的垂直透过率有所下降.     

O2压对脉冲激光沉积ZnO薄膜性能的影响

采用脉冲激光沉积(PLD)法在Al2O3(0002)衬底上制备了具有高c轴择优取向的ZnO薄膜.用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)、霍尔电导测量和透射光谱等表征技术研究了工作O2压对ZnO薄膜的结晶特性、电学和光学性能的影响.研究结果显示:在133×10-1～266×10-2 Pa内,ZnO薄膜的晶粒尺度随工作O2压的增加而增加,晶体结构趋于完整,表面更加平整;当工作O2压为266×10-1 Pa时,ZnO薄膜的表面粗糙度有所增加,薄膜的结晶质量恶化;工作O2压的不同导致ZnO薄膜的电学、光学特性的变化.     

用超声喷雾热分解法制备p型Zn1-xMgxO薄膜

利用超声喷雾热分解(USP)技术,采用N-Al共掺法,在eagle2000衬底上制备出了电学特性较好的p型Zn0.93Mg0.07O薄膜:电阻率为18.43Ω.cm、迁移率是0.362 cm2/(V.s)、载流子浓度为1.24×1018cm-3。系统分析了前驱溶液中Al掺杂量或Mg掺杂量变化时对p型Zn1-xMgxO薄膜电学特性和结构特性的影响。紫外可见光透射测试表明:Zn1-xMgxO薄膜在紫外-可见光范围内的透过率达到了80%。     

退火及掺杂对空穴传输层PEDOT:PSS电学特性的影响

采用匀胶机旋转涂成膜的方法,在手套箱中制备PEDOT聚对苯乙烯磺酸(PSS)薄膜。详细研究了退火和掺杂对薄膜电学特性的影响,结果发现,在本实验范围内,薄膜的电导率随退火的温度和时间增加均呈现出最大值,这与薄膜的表面形貌是密切相关的;并且,由于材料的亲水性,导致真空下比N2和空气条件下退火薄膜的电导率要高;通过掺杂N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和乙二醇,使薄膜的电导率提高了近3个量级。     

沉积温度及热处理对AZO纳米叠层薄膜性能的影响

采用原子层沉积技术(ALD)在石英片和n型(100)Si上沉积高阻氧化锌铝(AZO)纳米叠层薄膜,通过扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和X射线衍射仪(XRD)和体积表面电阻率测试仪对薄膜的表面形貌、晶体结构及电学性能进行表征分析,分别研究了不同沉积温度及退火温度对薄膜结构及性质的影响。研究结果表明AZO薄膜存在最优的生长温度窗口为170～200℃,同时发现,经过退火处理的薄膜电阻率明显增大,且适当的退火有助于薄膜结构的优化,经过400℃下退火4 h后的薄膜电阻趋于稳定,可作为微通道板(MCP)打拿极高阻导电层材料。     

射频磁控溅射ITO薄膜中沉积温度对膜特性影响

采用射频磁控溅射的方法,在溅射过程中改变沉积温度以提高铟锡氧化物(ITO)薄膜的电学和光学特性。采用扫描电镜(SEM)分析了ITO薄膜的表面形貌,发现ITO薄膜的晶粒尺寸随着衬底温度的升高而增大。经过后续退火,ITO薄膜的电学特性得到了较大的提高。在溅射条件为工作气压1 Pa、衬底温度200℃和输入功率200 W沉积的样品经过300℃真空退火2 h获得了12.8×10-4Ω.cm的低电阻率和800 nm波段94%的高透过率。     

基于CVD单层MoS_2 FET的光电探测器北大核心

通过化学气相沉积(CVD)工艺在SiO_2/Si衬底生长出MoS_2材料,对材料进行喇曼光谱表征,验证了单层MoS_2的存在;基于CVD生长的单层MoS_2完成了晶圆级背栅场效应晶体管(FET)光电探测器的工艺研发;对MoS_2 FET器件进行了电学特性表征,开关比可达到105数量级,场效应迁移率约为1 cm2·V-1·s-1,栅极漏电流为10-10 A数量级;对MoS2FET器件的光电特性进行了表征,该光电探测器具有普通光电导探测器的基本光电特性,其光电流随光照强度的增强以及源漏电压的增加而增加,同时由于栅极的调制提高了光电探测器的灵活性。通过控制栅极电压能够控制MoS2FET光电探测器的暗电流大小,实现对探测器η参数的有效调制。最后通过器件能带图对MoS_2 FET光电探测器的光电特性进行了阐释,为其走向实际应用奠定了理论基础。     

Zn0.8Na0.1Co0.1O薄膜的制备及衬底温度对其影响

采用脉冲激光沉积(PLD)技术.在温度为400、500和600℃的SiO2衬底上成功制备出Zn0.8Nao.1Co0.1O薄膜.用x射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)、荧光光谱仪、四探针电阻率测试台等对薄膜的结构、表面形貌和光电性质进行了表征,讨论了不同衬底温度对薄膜结构、光学和电学性质的影响.结果表明:掺杂没...     

超声雾化热解法制备ATO薄膜及其性能研究

采用超声雾化热解法在石英基底上制备了掺锑二氧化锡透明导电薄膜。采用X射线衍射检测薄膜的晶体结构,扫描电子显微镜观察薄膜的表面形貌,研究了不同基底温度和Sb掺杂量下薄膜的晶体优势生长面、晶粒形状的变化、可见光透过率和方块电阻。结果表明,薄膜的晶粒度在80～200 nm。当Sb摩尔比为1%、基底温度为540℃时,薄膜的方块电阻最小,约为16.91Ω/□。随着镀膜温度的上升,薄膜的优势生长面从(110)面逐渐向(211)面转移。当Sb掺杂比为1%时,薄膜的可见光透过率最高,当掺杂浓度增大后,薄膜的透过率出现下降。     

Al掺杂半导体Mg2Si薄膜的制备及电学性质

采用磁控溅射方法和热处理工艺在Si衬底上制备了不同Al质量分数的Mg2Si薄膜,研究了不同Al质量分数对Mg2Si薄膜结构及其电学性质的影响.通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和四探针测试仪对Al掺杂Mg2Si薄膜的晶体结构、表面形貌和电学性质进行表征和分析.结果表明:采用磁控溅射技术在Si衬底上成功制备了不同Al质量分数的Mg2Si薄膜,样品表面表现出良好的连续性,在Mg2Si (220)面具有择优生长性.随着质量分数的增加,结晶度先增加后降低,晶粒尺寸减小,且在Al质量分数为1.58％时结晶度最好.此外,样品电阻率也随着Al质量分数的增加逐渐降低,表明Al掺杂后的Mg2Si薄膜具有更好的导电性,这对采用Mg2Si薄膜研制半导体器件有着重要的意义.     

衬底温度对ZnO:Al薄膜结构和性能的影响

利用射频磁控溅射法采用氧化锌铝(98%ZnO+2%Al2O3)为靶材在普通载玻片上制备了ZAO(ZnO:al)薄膜,研究了衬底温度对薄膜晶体结构,电学和光学性能的影响.利用X射线衍射仪、场扫描电镜对薄膜的结构及表面形貌进行了分析,利用分光光度计和电阻测试仪分别测试了薄膜的光电学性能.结果表明,衬底温度对薄膜结构及光电学性能影响最大.溅射功率120 W、衬底温度300℃、工作气压0.6 Pa制得的薄膜具有良好的光电学性能(可见光平均透过率为79.49%(考虑衬底的影响,电阻率为4.99×10-2 Ω·cm).     

LP-MOCVD法制作n-ZnO/p-Si异质结及其电致发光研究

采用低压-金属有机化学气相沉积法(LP-MOCVD)在(100)p-Si衬底上制备未掺杂n型ZnO薄膜,并制作了相应的n-ZnO/p-Si异质结器件.通过X射线衍射(XRD)、光致发光(PL)光谱和霍尔测试分别研究了所制备薄膜的结构、光学和电学特性.得到具有较高质量的n型ZnO薄膜.在室温条件下,测得了该类异质结器件正向注入电流下可见光和近红外区域的电致发光(EL).     

Thermal stability improvements of ITO transparent conducting films with a SnO2 overlayer

采用射频磁控溅射法在ITO玻璃表面沉积了一层15nm左右的SnO2薄膜.利用霍尔效应测试仪、四探针电阻测试仪、场发射电子显微镜及紫外-可见-近红外光谱仪分析了所制薄膜的电学性质、表面形貌和光学性质.结果表明,在300-600℃退火后镀有SnO2覆盖层的ITO(SnO2/ITO)薄膜具有相对好的热学稳定性.在600℃退火后,ITO薄膜的方阻和电阻率分别为88.3Ω/□和2.5×10-3Ω·cm,而此时,SnO2/ITO薄膜的方阻和电阻率仅为43.8Ψ/□和1.2× 10-3Ω·cm.最后,阐述了SnO2覆盖层提高ITO薄膜热稳定性的机制.     

改善玻璃衬底上ZnO薄膜特性的方法

利用磁控溅射法在玻璃衬底上淀积铝掺杂氧化锌(AZO)薄膜作为缓冲层,在其上制备了ZnO薄膜。重点研究了AZO薄膜作为缓冲层对玻璃衬底上ZnO薄膜特性的影响。扫描电子显微镜(SEM)图像和X射线衍射(XRD)图谱分析结果表明,玻璃衬底上加入厚度为1μm的AZO缓冲层后,提高了衬底材料和ZnO薄膜之间的晶格匹配程度,有助于增大ZnO薄膜晶粒尺寸,提高其(002)取向择优生长特性、薄膜结晶特性及晶格结构完整性。室温下的透射光谱结果表明玻璃/AZO和玻璃衬底上ZnO薄膜的透光特性没有显著不同。光致发光(PL)谱研究结果表明AZO缓冲层可以有效阻止衬底表面硅原子从ZnO薄膜中"俘获"氧原子,减少ZnO薄膜中的缺陷,改善ZnO薄膜的结晶质量。