Cu2ZnSnS4/Si异质结器件的制备及特性研究

利用脉冲激光沉积法在不同电阻率的n型Si(100)基片上沉积Cu2ZnSnS4薄膜,制备p-Cu2ZnSnS4/n-Si异质结.利用X射线衍射(XRD)、X射线能谱(EDS)和原子力显微镜(AFM)对Cu2ZnSnS4薄膜的结构、组分和形貌进行表征,并对器件进行I-V测试,讨论不同电阻率的Si对异质结器件光电特性的影响.结果表明,器件有良好的整流特性,Si电阻率大的器件光电响应比较好,而Si电阻率小的器件光伏效应比较明显.     

PLD法制备ZnO/Si异质结的I-V特性研究

用脉冲激光沉积法分别在不同电阻率的p型和n型Si( 100)衬底上制备了不掺杂ZnO薄膜,相应制成n-ZnO/p-Si和n-ZnO/n-Si异质结器件.利用X射线衍射和原子力显微镜对ZnO薄膜进行的结构和形貌测试表明,薄膜结晶情况良好,具有高度的c轴择优取向,表面颗粒大小、分布均匀.对器件的I-V特性测试表明,在无光条件下,制备的n-ZnO/p-Si异质结漏电流很低,而n-ZnO/n-Si同型异质结漏电流要稍大一些;随衬底电阻率的增大,上述器件的阈值电压变小;器件在光照下的漏电流明显比无光条件下的要大.     

PLD法制备NiO薄膜及结构和形貌的研究

利用脉冲激光沉积法(PLD)在Si衬底上制备NiO薄膜,利用X射线衍射(XRD)和原子力显微镜(AFM)对所制备薄膜的晶体结构和表面形貌进行表征分析,研究衬底温度和脉冲激光能量对NiO薄膜结构和形貌的影响,得到生长质量较高、择优取向的多晶NiO薄膜的一种最佳制备条件.制备了p-NiO/n-Si异质结器件,Ⅰ-Ⅴ特性测试表明,器件具有良好的整流特性.     

基于硫化铅量子点和氧化锌纳米颗粒异质结的高性能柔性和宽波段光电探测器

柔性和宽波段的光电探测器在可折叠显示、光通信和环境监测等方面有潜在的应用,因而引起广泛的关注.本文基于硫化铅量子点和氧化锌纳米颗粒异质结制备了柔性光电探测器.该器件表现出从紫外光到近红外光的宽波段光电响应性能.在375nm紫外光照射下,该器件的电流开关比高达7.08×10^3.与单纯的氧化锌纳米颗粒器件相比,基于异质结...     

溶液法制备AgBi2I7薄膜及其光电探测性能研究

AgBi₂I₇薄膜具有良好的光电特性和环境稳定性,是构筑异质结紫外光电探测器的有力候选材料之一。本研究采用溶液法制备AgBi₂I₇薄膜,通过优化前驱体溶液的浓度和溶剂类型(正丁胺和二甲基亚砜)等工艺参数,研究了其光电探测性能。采用最优方案在宽带隙的GaN上制备AgBi₂I₇薄膜,构建AgBi₂I₇/GaN异质结。该异质结对UVA射线具有良好的选择性探测(探测半峰宽约30nm)。在3V偏压和350nm紫外光照射下,器件开关比超过5个数量级,达到27.51 A/W的高响应度和1.53×10¹⁴ Jones的高探测率。研究表明溶液法制备的AgBi₂I₇薄膜有望应用于构建高性能的异质结紫外光电探测器。     

SiGe/Si异质结光电器件

SiGe/Si异质结光电器件及其光电集成(OEIC)是硅基光电研究的一个非常引人注目的领域.综述了SiGe/Si异质结材料的基本性质,SiGe/Si异质结光电器件的结构、性能、应用及其光电集成.重点介绍了SiGe/Si光电探测器及其与其他相关器件的集成.     

硫化物靶与单质靶制备Cu2ZnSnS4薄膜的比较研究

为了验证磁控溅射硫化物靶替代单质靶制备Cu₂ZnSnS₄(CZTS)薄膜及太阳电池的可行性与优越性, 采用多周期磁控溅射ZnS-Sn-CuS和Zn-Sn-Cu制备CZTS薄膜, 并分析了使用不同溅射靶材对薄膜晶体结构、相纯度、表面粗糙度、化学组分、表面、截面形貌及光电特性的影响。按SLG/Mo/CZTS/CdS/i-ZnO/ZnO:Al/Ni-Al结构制成完整的电池器件并测量了J-V曲线。结果显示采用ZnS-Sn-CuS靶制备的CZTS薄膜太阳电池开路电压为611 mV, 短路电流密度为21.28 mA/cm ², 光电转换效率达5.11%; 而以单质靶为基础制备的太阳电池开路电压为594 mV, 短路电流密度为18.56 mA/cm ², 光电转换效率为4.13%。这归因于采用ZnS-Sn-CuS制备的CZTS薄膜相比于单质靶更加平整致密, 纵向生长更好。证明了采用硫化物靶制备CZTS薄膜及太阳电池相较于单质靶的优越性。     

Cu2ZnSnS4/Bi2FeCrO6半导体异质结的脉冲激光沉积法制备及其光电性能

为充分发挥无机铁电氧化物双钙钛矿Bi2FeCrO6(BFCO)的光电特性,选择P型半导体化合物Cu2ZnSnS4(CZTS)作为空穴传输层与BFCO结合,构建半导体异质结.采用脉冲激光沉积法(PLD)制备得到上述两种多元化合物薄膜,SEM,AFM,EDS及XRD测试结果可证明所得产物形貌均匀致密、且符合化学计量比;原位逐层沉积技术可以抑制异质结界面缺陷和杂质的产生.着重研究了沉积温度及不同基底对薄膜性能的影响.采用基于可见光吸收谱的测试和Tauc方法分别估算BFCO和CZTS薄膜的禁带宽度,结果分别为2.23 eV和1.49 eV.研究结果表明:该异质结具有良好的整流特性;当电场强度在0.5 kV/cm到2.0 kV/cm之间时,结构漏电机制符合Schottky发射模型.     

Mg_2Si/Si异质结的制备及I-V特性研究

采用磁控溅射和热处理系统制备Mg_2Si/Si异质结。首先在n-Si(111)衬底上沉积Mg膜,经热处理后得到Mg_2Si/Si异质结。利用XRD、SEM、表面轮廓仪、伏安特性测试仪和霍尔效应测试仪,研究了Mg_2Si/Si异质结的晶体结构、表面形貌、Mg_2Si薄膜厚度、I-V特性及导电类型。结果表明,成功制备了Mg_2Si/Si异质结,并得到其平均载流子浓度(-9.30×1012 cm-3)、导通电压(0.31V)、导通电流(0.6mA)、工作电压(0.53V)等,测得该异质结为n-n型。     

纤维状有机光电探测器制备与特性研究

纤维状光电探测器因具有柔性可编织、全角度光探测等特性，有望在可穿戴电子领域取得广泛应用。现已报道的纤维状光电探测器多采用无机光敏材料，器件存在机械柔性受限、制备工艺复杂等问题。本文提出制备纤维状有机光电探测器(FOPD)，采用浸渍提拉法依次在锌丝表面制备电子传输层(ZnO)、有机体异质结光敏层(PBDB-T:ITICTh)和空穴传输层(PEDOT:PSS)等功能层，最后缠绕银丝或碳纳米管纤维(CNT)作为外电极，制备了两种柔性FOPD。结果表明，两种器件在可见光波段均具有优良的响应，整流特性明显，在-0.5 V偏压下比探测率均可达10¹¹Jones (300 nm～760 nm)。其中，CNT外电极与光敏层的界面接触更佳，器件具有更低的暗电流密度(9.5×10^-8A cm^-2，-0.5 V)和更快的响应速度(上升、下降时间：0.88 ms、6.00 ms)。本文的研究有望为柔性纤维器件和可穿戴电子领域的发展提供新思路。     

退火温度对ZnO/Si异质结光电转换特性的影响

采用直流反应溅射法在P-Si(100)衬底上制备了ZnO薄膜,XRD测量表明ZnO为沿c轴高度取向的多晶薄膜,1-V特性曲线表明,ZnO/Si异质结具有明显的整流特性.研究了退火温度对异质结光电转换特性的影响,结果显示,合适的退火温度能显著增大异质结的开路电压和短路电流,进而增大异质结的光电转换效率,经400℃退火后异质结获得最佳的转换效率.当退火温度达到或超过500℃时,异质结的反向电流迅速增加,光生电压和光生电流大幅度减小.通过对ZnO薄膜结构和电学性质的测量和分析,推测异质结的光电转换特性改变主要受ZnO薄膜的电学性质影响.     

CaRuO3电极对(Ba,Sr)TiO3薄膜的介电特性的影响

在Pt(111)/Ti/SiO2/Si(100)衬底上,用脉冲激光沉积工艺分别制备出了(110)外延取向生长的(Ba0.65Sr0.35)TiO3/CaRuO3(BST/CRO)异质结构薄膜;BST/CRO异质结构薄膜由纳米晶团簇组成,最大的团簇晶粒达500 nm,平均晶粒尺寸在60～80 nm,薄膜厚度为650 nm.BST/CRO异质结薄膜均为表面平滑和致密结构.BST/CRO异质结薄膜的介电常数和介电调谐率分别高达851和78.1%.与纯BST薄膜比较,用CRO作电极,增益介电常数与介电调谐率.     

射频磁控溅射法制备Cu_2SnS_3薄膜结构和光学特性的研究

利用射频磁控溅射法并经快速退火处理制备Cu_2SnS_3薄膜,研究了使用SnS_2、Cu_2S混合靶(摩尔比分别为1∶1、1∶1.5、1∶2)及在不同溅射功率(40和80W)条件下所制备Cu_2SnS_3薄膜的晶体结构、物相组成、化学组分、表面形貌和光学特性。结果表明:混合靶的SnS_2、Cu_2S最佳摩尔比为1∶1.5,利用该靶所制备薄膜均结晶;在溅射功率为80 W条件下,所制备薄膜结晶质量和择优取向度高,应变最小,Cu∶Sn∶S摩尔比为1.89∶1∶2.77,平均颗粒直径和平均粗糙度分别为332和0.742 nm,吸收系数达到10~4cm~(-1),禁带宽度为1.32 eV。制备了n-Si/p-CTS异质结器件,器件具有良好的整流特性和光电流响应特性。     

柔性BiOI@Bi_2S_3异质结薄膜的SILAR制备及性能研究

室温下,采用SILAR法在柔性ITO基底上合成BiOI纳米片阵列薄膜。为提高其光电化学性能,设计并制备了BiOI/Bi2S3、Bi2S3/BiOI杂化异质结薄膜。通过XRD、SEM及UV-VIS-NIR等对所得产物的形貌、晶体结构和光学性能进行研究。以纯BiOI,BiOI/Bi2S3和Bi2S3/BiOI作为工作电极,Pt/ITO/PET作为对电极,I-/I3-作为电解液,组装成柔性太阳能电池器件。通过太阳光模拟器测试其光电转化性能,得到性能较优的是Bi2S3/BiOI杂化薄膜所组装的柔性电池器件,其光电转化效率(η)为0.136%,短路电流(Isc)为0.597mA/cm2,开路电压(Voc)为0.376V,填充因子(FF)为0.293。     

TiO_2/CdS异质结薄膜的制备及光生载流子传输机理研究

通过"刮刀法"和化学浴沉积法(CBD)相结合制备了TiO_2/CdS异质结薄膜。利用XRD、SEM、UV-Vis吸收光谱和Ⅰ-Ⅴ特征曲线等手段研究了沉积时间对异质结薄膜材料的形貌及性能的影响。结果表明当CdS的沉积时间为30min时,制备的TiO_2/CdS异质结薄膜具有最优的光电性能。利用EIS和TPV技术对光生载流子的传输过程进行了系统的研究,其结果表明其最优的光电性能主要归因于异质结构的构建可有效提高光生载流子分离的效率和传输的速度,并能显著提高光生载流子的寿命。     

微波液相合成法制备Cu_2ZnSnS_4纳米颗粒及其薄膜的研究

采用乙二醇作为溶剂,硫代乙酰胺作为硫源,通过微波液相合成法制备出颗粒大小均一的Cu2ZnSnS4(CZTS)纳米颗粒。采用XRD、Raman、EDS、TEM以及UV-Vis-Nir等表征手段对所制备的纳米颗粒的物相、元素比例、形貌以及光学性能进行了分析。测试结果表明,所制备的CZTS纳米颗粒为(112)择优取向的锌黄锡矿结构,纳米颗粒的平均尺寸约为3.4nm,其光学带隙为1.85eV,呈现出明显的量子尺寸效应导致的光学带隙蓝移现象。将CZTS纳米颗粒制成CZTS墨水并滴涂烘干形成了CZTS薄膜,其XRD和SEM结果表明,所制备的CZTS薄膜具有良好的结晶性,且表面较为致密。光照与暗态的I-V曲线测试表明,所制备薄膜具有明显的光电导效应。     

Ta2NiSe5/GaN范德华异质结用于具有超高响应性和耐恶劣环境的紫外光电探测器(英文)

氮化镓由于其直接带隙、固有的紫外吸收和高击穿电压引起了人们对其在紫外光电探测领域的极大研究兴趣.在本工作中,我们成功地将新型三元硫族化合物Ta₂NiSe₅与非故意掺杂的GaN堆叠,形成了具有典型I型能带排列的混合维度的Ta₂NiSe₅/GaN (2D/3D)范德瓦尔斯异质结构.该异质结构表现出优异的紫外探测性能(光开关比为10⁷,响应度为1.22×10⁴A W^-1).此外,在365 nm的光照和4 V的偏压下,探测度提高至1.3×10¹⁶Jones,并表现出1.22/31.6 ms的快速响应速率.值得注意的是,该器件还具有优异的稳定性、可重复性和抗恶劣环境条件(包括高温和酸性条件)的耐受性.得益于光电探测器的高响应度、探测度和光开关比,我们成功地将该异质结构器件集成到紫外光通信中,证明了Ta₂NiSe₅/GaN光电探测器在信息传输中有着优异的应用前景.     

MoS2/ZnO异质结及其在光电探测器中的研究进展

以MoS₂为代表的过渡金属硫族化合物(TMDCs)由于独特的电子结构、优异的半导体特性、可调节的带隙(1.3～1.8eV)、高迁移率和强光-物质相互作用成为发展下一代高性能光电器件的理想候选材料。然而二维材料独特的层间范德华间隙，使得扩散、注入等传统半导体的掺杂手段无法实现均匀稳定的掺杂，进而无法有效调控其相关电子器件的性能。传统的基于三维半导体的p-n结是现代电子器件的基本组成部分，将二维层状MoS₂集成到传统的半导体材料上成了提升器件性能和探索新功能的策略之一。宽禁带半导体ZnO以其优越的光电性能已广泛应用于高效率短波长探测、发光和激光器件以及智能设备上。近年来，MoS₂和ZnO组成异质结结构的研究成了热点，诸多研究报道MoS₂与ZnO组成的异质结结构可以提高光电探测器的光响应率、光谱范围和光响应速度等，展示了良好的性能。本文综述了MoS₂/ZnO异质结结构的多种制备方法，异质结特性和界面物理机制以及在光电探测器中的研究进展。     

La_(1-x)Sr_xMnO_3薄膜的制备、微观结构及电性能

以无机盐为原料,采用溶胶-凝胶法在Si衬底上制备了La1-xSrxMnO3(LSMO)薄膜。XRD和TEM测试表明LSMO薄膜呈现纳米多晶菱形钙钛矿结构,薄膜的(012)、(110)晶面间距分别为0.38nm、0.28nm。SEM分析表明LSMO薄膜表面平整、光滑致密。电学测试La1-xSrxMnO3/Si异质结的I-V特性曲线表明,随着Sr掺杂量的增加,同一偏压下的开启电压变小,当电压大于10V时,La1-xSrxMnO3/Si异质结的电流迅速增大,呈现传统的p-n结特征。     

ZnS溅射功率对Cu2ZnSnS4薄膜附着性及太阳电池性能的影响

采用不同ZnS溅射功率,在钠钙玻璃(SLG)衬底上依次溅射Mo、ZnS、SnS及Cu,退火后制备出Cu_2ZnSnS_4(CZTS)薄膜。研究了溅射功率(50～140W)对ZnS薄膜和CZTS薄膜的微观形貌、微结构以及附着性的影响。结果表明,不同功率溅射的ZnS薄膜为(008)择优取向的纤锌矿六方晶系结构;功率较低时,ZnS薄膜结晶质量较差;随着功率从50W增加到140W,ZnS薄膜内的压应力增加了一个数量级;ZnS溅射功率低于80W或高于110W时,退火后的CZTS薄膜发生龟裂甚至脱落;ZnS溅射功率在80～110W时,退火后CZTS薄膜表面均匀平整;110W溅射后的CZTS薄膜出现较多的孔洞和二次相。采用80W功率溅射ZnS薄膜制备的CZTS/CdS太阳电池,开路电压达到572mV,短路电流密度为14.23mA/cm~2,光电转换效率为3.34%。