常压MOCD生长的ZnO薄膜的电学性能

利用常压MOCVD法在蓝宝石(0001)衬底上沉积了非故意掺杂ZnO单晶薄膜.用Van der Pauw法测量了其从15K到室温的载流子浓度和霍耳迁移率,并用双层结构单施主模型对载流子浓度和迁移率进行了拟合分析.研究表明:ZnO薄膜浅施主能级为20.4meV,温度较低时,以电离杂质散射为主,温度较高时,以极性光学波散射为主.     

常压MOCD生长的ZnO薄膜的电学性能

利用常压MOCVD法在蓝宝石(0001)衬底上沉积了非故意掺杂ZnO单晶薄膜.用Van der Pauw法测量了其从15K到室温的载流子浓度和霍耳迁移率,并用双层结构单施主模型对载流子浓度和迁移率进行了拟合分析.研究表明:ZnO薄膜浅施主能级为20.4meV,温度较低时,以电离杂质散射为主,温度较高时,以极性光学波散射为主.     

黑硅薄膜的电学输运特性

采用飞秒激光在六氟化硫气氛中对硅表面进行扫描,在硅衬底上制备了具有超饱和硫重掺杂的黑硅薄膜。采用变温霍尔测试方法,在30~300 K温度范围内测试了黑硅薄膜-硅衬底双层结构的载流子浓度温度特性和迁移率温度特性。采用双层结构的霍尔载流子浓度模型和霍尔迁移率模型,从测试结果中分离出黑硅薄膜的载流子浓度温度特性和迁移率温度特性。采用杂质带电离载流子模型拟合黑硅薄膜的载流子浓度温度特性,得到黑硅薄膜的硫杂质带的中心能级为Eds=-159 meV,高斯半高宽为50.57 meV,有效硫浓度Nds=1.0cm-3×1020cm-3,室温下硫的电离率为7%。计算得到的杂质带态密度分布图,此时杂质带与导带开始融合,黑硅薄膜发生了绝缘体金属转化现象,并解释了黑硅薄膜载流子浓度温度特性中随温度升高激活能增大的现象。黑硅薄膜载流子迁移率特性说明,在低温下杂质散射是主要的散射机制,在高温下声子散射是主要的散射机制。并采用硅中载流子迁移率的经验模型,将黑硅薄膜载流子迁移率分离成导带电导和杂质带电导两部分,得到杂质带的迁移率μi在1~10 cm2/Vs。     

用Van der Pauw法研究硼重掺杂金刚石薄膜电学性质

以B2O3作掺杂剂，用热丝辅助化学气相沉积法成功合成了硼掺杂半导体金刚石薄膜．用VanderPauw法测量了掺硼金刚石薄膜的电阻率、霍耳迁移率以及载流子浓度随温度的变化关系．实验结果表明：杂质硼原子的激活能为0．078eV，室温迁移率为18cm2·V－1·s－1，远小于单晶金刚石的空穴迁移率．并根据实验结果对金刚石薄膜的导电机制、散射机制等作了分析．     

用常压CVD方法制备的氟掺杂的绒面SnO_2膜的电导特性

在１６～４００Ｋ的温度范围内，测量了用常压ＣＶＤ方法制备的氟掺杂绒面ＳｎＯ２薄膜的霍耳效应，研究了膜的电导率，载流子浓度和迁移率等电导参数对制备条件的依赖关系．电导对温度的依赖关系表明：简并的，晶粒较大的多品ＳｎＯ２∶Ｆ膜，在低于１００Ｋ的温度范围内，以电离杂质散射为主，在高于１００Ｋ的温度范围内，主要的散射机构是晶格散射．     

不同气氛下ZnO薄膜的准分子激光辐照效应

研究了不同气氛下(空气、氧气和氮气)248nm准分子激光辐照对ZnO薄膜光致发光谱和电学性质的影响;采用高斯线形对不同气氛下激光辐照ZnO薄膜的光致发光谱进行了拟合,并对位于3.31、3.28、3.247、3.1eV附近的发光峰进行了归属指认和机理分析。激光辐照ZnO薄膜导致紫外光致发光峰强度明显下降并伴有少量红移,并且使得位于3.274eV的一级声子伴线(D0X-1LO)发射峰和位于3.203eV的二级声子伴线(D0X-2LO)发射峰合并形成一个峰。富氧条件下激光辐照ZnO薄膜会造成受主浓度增加,施主浓度减少;而缺氧条件下激光辐照ZnO薄膜会造成受主浓度减少,施主浓度增加。激光辐照后ZnO薄膜的载流子浓度上升了2个数量级,载流子迁移率上升了1个数量级,电阻率下降了3个数量级。     

PbSe外延薄膜空穴迁移率及其声子散射机理

采用分子束外延技术生长了非人为掺杂的PbSe单晶薄膜,研究了薄膜中声子散射对空穴迁移率的影响.并用霍尔效应和变温电阻率测量方法分析了电学特性,得到PbSe薄膜均具有P型导电性,载流子浓度为(5～8)×1017cm-3,室温空穴迁移率为～300cm2/(V·s),随温度降低迁移率增大,77K温度下的迁移率达到3×10cm2/(V·s).通过对PbSe薄膜中的载流子散射机理的理论分析,表明在77～295K温度范围内,PbSe的长纵光学波散射是影响载流子迁移率的主要机制.同时,Raman光谱测量显示,在温度≥203K时,不仅观察到了PbSe长纵光学声子散射LO(Г),还观察到了其他光学声子的散射,这些观察到的声子散射影响了PbSe的空穴迁移率.     

PbSe外延薄膜空穴迁移率及其声子散射机理

采用分子束外延技术生长了非人为掺杂的PbSe单晶薄膜,研究了薄膜中声子散射对空穴迁移率的影响.并用霍尔效应和变温电阻率测量方法分析了电学特性,得到PbSe薄膜均具有P型导电性,载流子浓度为(5～8)×1017cm-3,室温空穴迁移率为～300cm2/(V·s),随温度降低迁移率增大,77K温度下的迁移率达到3×10cm2/(V·s).通过对PbSe薄膜中的载流子散射机理的理论分析,表明在77～295K温度范围内,PbSe的长纵光学波散射是影响载流子迁移率的主要机制.同时,Raman光谱测量显示,在温度≥203K时,不仅观察到了PbSe长纵光学声子散射LO(Г),还观察到了其他光学声子的散射,这些观察到的声子散射影响了PbSe的空穴迁移率.     

复合效应对掺杂氧化物透明导电薄膜的影响

首次引入复合效应对不同价态差的掺杂氧化物透明导电（TCO）薄膜的载流子浓度及其迁移率进行了分析。对于较高温下制备的TCO薄膜,对载流子迁移率起主要作用的散射机制是带电离子散射和电中性复合粒子散射。带电离子散射迁移率与带电离子的有效电荷数大致呈反比关系,在载流子浓度相同的情况下,随着复合几率增大,价态差分别为3和4的TCO薄膜中的带电离子的平均有效电荷分别趋于1和2,因此带电离子散射迁移率也随之增大,分别趋于价态差为1和2的TCO薄膜的带电离子散射迁移率。而对于价态差为3的TCD薄膜,由于电中性复合粒子的数量较少,对载流子的散射最弱,因此在复合几率较大的情况下,价态差为3的TCO薄膜有可能获得比价态差为1的TCO薄膜更高的载流子迁移率。     

Te掺杂的GaSb材料载流子特性研究

非故意掺杂的GaSb材料呈现p型导电,限制了GaSb材料在InAs/GaSb超晶格红外探测器等领域的应用。探究N型GaSb薄膜电学特性对估算超晶格载流子浓度以及制备超晶格衬底、缓冲层、电极接触层等提供了一定的理论依据。Te掺杂能够以抑制GaSb本征缺陷的方式实现N型GaSb薄膜的制备,利用分子束外延(Molecular Beam Epitaxy,MBE)技术,设置GaTe源温分别为420℃、450℃、480℃,分别在GaSb衬底与GaAs衬底上生长不同GaTe源温度下掺杂的GaSb薄膜,通过霍尔测试探究GaSb薄膜的电学特性。在77 K的霍尔测试中,发现在GaAs衬底上生长的GaSb薄膜均显示为N型半导体,载流子浓度随源温升高而增加。与非故意掺杂的GaSb相比,源温为420℃、450℃时由于载流子浓度增加而导致的杂质散射,迁移率大幅提高,且随温度升高而增加,但在480℃时,由于缺陷密度减小,迁移率大大减小。在GaSb衬底上生长7000  Be掺杂的GaSb缓冲层,再生长5000  Te掺杂的GaSb薄膜。结果发现,由于P型缓冲层的存在,当源温为420℃时,薄膜显示为P型半导体,空穴载流子的存在导致薄膜整体载流子浓度增加,且空穴和电子的补偿作用使迁移率大幅降低。源温为450℃、480℃时,薄膜仍为N型半导体,载流子浓度随温度增加,且为GaAs衬底上生长的GaSb薄膜载流子浓度的2～3倍;迁移率在450℃时最高,480℃时减小。设置GaTe源温为450℃时GaSb薄膜的载流子浓度较高且迁移率较高,参与超晶格材料的制备能够使整个材料的效果最佳。     

N-Al共掺ZnO薄膜的p型传导特性

利用直流反应磁控溅射技术制得N-Al共掺的p型ZnO薄膜，N2O为生长气氛．利用X射线衍射（XRD），Hall实验，X射线光电子能谱（XPS）和光学透射谱对共掺ZnO薄膜的性能进行研究．结果表明，薄膜中Al的存在显著提高了N的掺杂量，N以N-Al键的形式存在．N-Al共掺ZnO薄膜具有优良的p型传导特性.当Al含量为0.15wt%时，共掺ZnO薄膜的电学性能取得最优值，载流子浓度为2.52e17cm－3，电阻率为57.3Ω·cm，Hall迁移率为0.43cm2/(V·s)．N-Al共掺p型ZnO薄膜具有高度c轴取向，在可见光区域透射率高达90%．     

ZnO薄膜的射频磁控溅射制备及性能研究

采用射频磁控溅射法在玻璃衬底上制备出高质量的ZnO薄膜.对薄膜的结构和性能进行了研究.所制备的ZnO是具有六角纤锌矿结构的多晶薄膜,最佳择优取向为(002)方向.ZnO薄膜的霍尔迁移率和载流子浓度分别为8×104m2/(V·s)和11.3×1020 cm-3.     

磁控溅射氧化钛薄膜的电学特性研究

采用直流磁控溅射法在K9玻璃上制备了不同溅射温度和氧气流量的氧化钛(TiOx)薄膜.采用XPS、霍尔效应测试仪对薄膜的组份、载流子浓度和迁移率进行了测试,发现随着溅射氧气流量的增大,薄膜中的氧元素比例增大,载流子浓度减小,迁移率增大.分析了TiOx薄膜的电阻温度系数(TCR)与溅射温度和氧分压的关系,薄膜的电阻率从0....     

A1掺杂ZnO薄膜的XPS谱及电学性质研究

采用直流反应磁控溅射法在玻璃基底上用Zn(99.99%)掺杂Al(1.5%)靶制备出高质量的Al掺杂的ZnO(AZO)薄膜.用X射线光电子能谱仪对退火处理后的薄膜进行了成分和元素的价态分析,并用Van der Pauw方法对样品的电学特性进行了测量.实验结果表明,Zn和Al元素都以氧化态的形式存在,O元素主要是以晶格氧和吸附氧的形式存在.AZO薄膜的电学性质受退火温度和氧氩比的影响较大.随着退火温度的升高,电阻率减小,载流子浓度和迁移率增大.随着氧氩比的增大,电阻率增大,迁移率减小.因此可得到用直流反应磁控溅射法制备AZO薄膜的最佳氧氩比和退火温度分别为0.3/27和400 ℃,在此条件下制备出的薄膜电阻率可低至10-4 Ω·cm,载流子浓度可达1020 cm-3.     

Al掺杂ZnO薄膜的XPS谱及电学性质研究

采用直流反应磁控溅射法在玻璃基底上用Zn(99.99%)掺杂Al(1.5%)靶制备出高质量的Al掺杂的ZnO(AZO)薄膜。用X射线光电子能谱仪对退火处理后的薄膜进行了成分和元素的价态分析,并用Van der Pauw方法对样品的电学特性进行了测量。实验结果表明,Zn和Al元素都以氧化态的形式存在,O元素主要是以晶格氧和吸附氧的形式存在。AZO薄膜的电学性质受退火温度和氧氩比的影响较大。随着退火温度的升高,电阻率减小,载流子浓度和迁移率增大。随着氧氩比的增大,电阻率增大,迁移率减小。因此可得到用直流反应磁控溅射法制备AZO薄膜的最佳氧氩比和退火温度分别为0.3/27和400℃,在此条件下制备出的薄膜电阻率可低至10-4Ω.cm,载流子浓度可达1020cm-3。     

适用于宽温度范围和不同沟遭掺杂浓度的MOSFET反型层载流子迁移率模型

本文基干决定载流子迁移率的晶格散射、电离杂质散射、表面粗糙散射等三种主要散射机制的考虑，提出了一个有较明确物理意义的精度和实用性兼顾的ＭＯＳＦＥＴ反型层中载流子迁移率半经验模型．模型适用的温度范围为５Ｋ～３７０Ｋ，沟道掺杂浓度范围为１e14ｃｍ－３－１e１８ｃｍ－３．模型的计算结果同实验数据符合很好．     

IWO缓冲层对MOCVD-ZnO:B薄膜性能的影响研究

金属有机化学气相沉积(MOCVD)技术生长的绒面ZnO透明导电(ZnO-TCO)薄膜应用于Si基薄膜太阳电池上能够形成"陷光结构",以提高薄膜太阳电池效率和稳定性。本文将电子束反应蒸发技术生长的掺W的In2O3(In2O3:W,(IWO)薄膜作为缓冲层,应用于MOCVD-ZnO:B薄膜与玻璃之间,可促进ZnO:B薄膜的生长,并且有效提升薄膜的光散射特性。当IWO缓冲层厚度为20nm时,获得的IWO/ZnO:B薄膜的电阻率为2.07×10-3Ω.cm,迁移率为20.9cm2.V-1.s-1,载流子浓度为1.44×1020 cm-3;同时,薄膜具有的透过率大于85%,且在550nm处绒度较ZnO:B薄膜提高了约9.5%,在800nm处绒度较ZnO:B薄膜提高了约4.5%。     

碲镉汞晶体补偿度的研究

对于8～14微米Hg_(1-x)Cd_xTe晶体材料,已测量了4.2～300 K温度范围内的霍尔系数和电阻率,获得了载流子浓度和迁移率随温度变化的关系。在载流子浓度非完全简并的条件下,根据杂质饱和电离散射所确定的迁移率,计算了三个样品的补偿度。并且通过电中性方程验算了迁移率法计算补偿度的准确性。     

GSMBE GaN膜的电子输运性质研究

用ＮＨ３作氮源的ＧＳＭＢＥ方法在晶向为（０００１）的α－Ａｌ２Ｏ３衬底上生长了非有意掺杂的单晶ＧａＮ外延膜，ＧａＮ膜呈Ｎ型导电，室温时的最高迁移率约为１２０ｃｍ２／（Ｖ·ｓ），相应的非有意掺杂电子浓度为９．１×１０１７ｃｍ－３．对一些ＧａＮ膜进行了变温Ｈａｌ测试，通过电阻率、背景电子浓度以及Ｈａｌ迁移率随温度的变化研究了ＧａＮ外延膜的导电机理．结果表明，当温度较低时，以电子在施主中心之间的输运导电为主；当温度较高时，以导带中的自由电子导电为主．     

腐蚀法制备绒面ZnO透明导电薄膜

利用中频脉冲磁控溅射系统制备高透过率、高电导率的平面ZnO薄膜。对平面ZnO薄膜进行短时间弱酸腐蚀,可以获得绒面效果的ZnO透明导电薄膜。分析了工作气压和衬底温度对薄膜绒面结构的影响,获得了适合薄膜太阳能电池的绒面ZnO透明导电薄膜。当压力控制在1.92Pa左右,衬底温度150～170℃范围内沉积的薄膜具有最佳的绒面和较低的电阻率,电阻率可达5.57×10-4Ω·cm,载流子浓度2.2×1020cm-3,霍尔迁移率40.1cm2/V·s,在可见光范围平均透过率超过85%。