调制掺杂AlxGa1-xN/GaN异质结构的微应变

用MOCVD方法在 (0 0 0 1)取向的蓝宝石 (α -Al2 O3)衬底上生长了不同势垒层厚度的Al0 .2 2Ga0 .78N/GaN异质结构 ,利用高分辨X射线衍射 (HRXRD)测量了其对称反射 (0 0 0 2 )和非对称反射 (10 14 )的倒易空间图 (RSM )。分析结果表明 ,势垒层内部微结构与应变状态和下层i -GaN的微结构与应变状态互相关联 ,当厚度大于 75 0 时 ,势垒层开始发生应变弛豫 ,临界厚度大于5 0 0 。势垒层具有一种“非常规”应变弛豫状态 ,这种状态的来源可能与n -AlGaN的内部缺陷以及i-GaN/α -Al2 O3界面应变弛豫状态有关     

AlGaN/GaN异质结构的X射线衍射研究

在(0001)取向的蓝宝石(α-A12O3)基片上用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)方法生长了势垒层厚度为1000A的Al0．22Ga0．78N／GaN异质结构,利用高分辨X射线衍射(HRXRD)技术测量了样品的对称反射(0002)和非对称反射(1014)的倒易空间Mapping(RSM)。结果表明,样品势垒层的内部微结构与应变状态和下层i-GaN的微结构与应变状态互相关联。样品势垒层的微应变已经发生弛豫,而且具有一种“非常规”应变弛豫状态,这种弛豫状态的来源可能与n-AIGaN的内部缺陷以及i-GaN／α-Al2O3界面应变弛豫状态有关。掠入射X射线衍射研究表明样品内部的应变是不均匀的,由表层的横向压应变状态过渡到下层的张应变状态,与根据倒易空间Mapping分析得到的结果一致。     

150 keV质子辐照对GaAs子电池性能的影响

低能质子辐射会使电池产生较大的非电离能量损失,导致少数载流子寿命降低从而破坏GaInP/GaAs/Ge电池的电性能,其中尤以中间的GaAs子电池的衰减最严重。本文以卫星用主流GaInP/GaAs/Ge三结电池为研究对象,制备与三结电池中GaAs子电池相同尺寸结构和工艺的单结GaAs电池,以150 keV质子辐照后对其性能进行测试。测试结果表明,150 keV质子辐照后电池的量子效率衰减,且基区衰减最严重。光致发光测试结果显示,在3×10¹⁰、1×10¹¹、5×10¹¹ cm^-2辐照注量下,非辐射复合少数载流子寿命分别为2.22、0.67、0.13 ns。基于上述结果,利用多物理场仿真软件COMSOL建立了GaAs的物理模型,对GaAs子电池衰减进行仿真,将实验结果与模拟结果进行对比,两者电学参数的最大相对偏差为7%。仿真结果表明：中国空间站中电池的辐射衰减主要源于内辐射带中的质子,空间站轨道太阳能电池运行5 a,在太阳活动极大时,最大功率衰减约为7.6%,太阳活动极小时,最大功率衰减约为13.7%。     

铀铌合金表面热氧化膜结构研究

采用X射线光电谱分析技术、结合Ar离子枪溅射,研究了大气环境、不同温度(室温、100、200和300℃)条件下铀铌合金样品表面氧化膜结构的变化情况。实验结果表明:随温度升高,氧化膜厚度增大,氧化膜结构发生明显变化。不同温度热氧化处理后,铀铌合金初始表面Nb主要以Nb2O5形式存在,在Nb2O5与金属Nb之间,总存在一定厚度的NbO及少量其他价态氧化物NbOx(0x1,1x2)的混合层。室温～200℃热氧化合金样品表面铀均以含间隙氧的UO2+x(P型)存在,其U4f7/2结合能较UO2低约0.7eV。室温条件下,氧化膜成分主要为UO2;100、200℃热氧化后,氧化膜中除UO2外,还含有少量P型UO2+x,其U4f5/2卫星峰的结合能为396.6eV。300℃热氧化后的合金样品表面为铀的高价氧化物(U3O8或UOx,2x3),U4f特征峰的结合能分别为381.8和392.2eV;氧化层为UO2和金属铀的混合物。热氧化过程中,温度对铀氧化的影响较对Nb的明显得多。     

YBa2Cu3O7—x／La2／3Ca1／3MnO3异质结构薄膜的微结构

本通过高分辨X射线衍射及掠入射(GID)的实验方法对生长在SrTiO3衬底上的LLa2/3Ca1/3MnO3和YBaCu3O7单层膜及YBa2Cu3O7-x/La2／3Ca1／3MnO3异质结构双层薄膜的微结构进行了研究。结果发现,所有薄膜都呈c向生长。由于热膨胀系数的不同而引起的热应力使得LCMO膜的晶格参数与靶材的相差较大。La2/3Ca1/3MnO3在单层腹及双层膜中都由靶材的立方结构变成了薄膜状态的四方结构。YBa2Cu3O7在单层膜及双层膜中都由靶材的正交结构变成了薄膜状态的四方结构。La2/3Ca1/3MnO3膜与YBa2Cu3O7膜在不同的样品中处于不同的应力状态。     

PZT／LSCO集成薄膜的微结构性质研究

本主要利用X射线衍射技术研究由直流／射频磁控溅射方法制备的PbZr0.53Ti0.47O3(PZT)/La1.85Sr0.15CuO4(LSCO)集成薄膜的界面和表面的微结构,从而给出它的界面和表面的均方根粗糙度,有效晶粒尺寸,应变大小,用计算反射率方法对小角衍射曲线做理论模拟,从我们的实验结果可见,当所制备的铁电／超导薄膜PZT层厚度从48．7nm到996．0nm变化而LSCO层保持1000？不变时,PZT与LSCO的应变状态不同,相差近一个数量级,同时PZT层表面的均方根粗糙度略有增加,本报告对实验结果作了初步讨论。     

空间实用GaAs/Ge太阳电池高能质子辐射效应研究

用能量为5—20MeV,注量为1×109—7×1013 cm-2的高能质子对空间实用GaAs/Ge太阳电池进行辐照,得到了其性能随质子能量和注量的变化关系,并进行了微观机理的讨论。研究结果表明,注量低于1×109 cm-2的质子辐照不会引起太阳电池性能的变化; 注量高于1×109 cm-2辐照,会引起太阳电池性能的改变。当注量为3×1012 cm-2时,5、10、20 MeV质子辐照引起太阳电池性能参数Isc衰降变化分别是原值的80%、86%、90%;Voc衰降变化分别为原值的82%、85%、88%;Pmax衰降的变化分别为原值的60%、64%、67%。当辐照注量为5×1013 cm-2时,5、10、20 MeV质子辐照引起Pmax衰降的变化分别为原值的26%、30%、36%。即随着注量的增加,太阳电池性能衰降增大;且相同注量的辐照,质子能量愈高,太阳电池性能衰降愈小。这与质子在电池材料中的能量损失和辐照引入的深能级Ec-0.41eV有关。     

不锈钢表面包埋渗铝-热氧化处理制备氧化铝膜及其对氢渗透的影响

研究了一种在不锈钢(00Cr17Ni14Mo2和1Cr18Ni9Ti)表面渗铝,形成富铝表层,再原位氧化生长Al2O3膜层的防氚渗透新材料技术,用氢来模拟氘、氚在材料中的渗透行为.分析了渗铝表层的形貌、结构以及渗铝层的成分分布.结果表明渗铝层呈致密结晶组织,主要由FeAl相组成;渗层呈多层结构,外层约25 μm,过渡层约5 μm和内层约30 μm,各亚层间及渗层与基体间结合紧密,无裂缝;渗铝表层铝浓度较高(>30%), 这为进一步原位热氧化生长Al2O3膜提供了保证.采用XRD、S-570SEM/EDS和SPM分析了Al2O3膜的相结构和表面形貌,采用IRSE-1红外椭圆偏振仪测定Al2O3膜厚.结果表明渗铝层发生选择性氧化,在表面生成均匀、致密Al2O3膜,在900 ℃、约3 Pa氧气环境中氧化2 h所生长的膜的厚度约为0.6 μm.将氧化后的样品放入1台超高真空吸放氢测试系统中进行渗氢处理,并用前向弹性反冲(ERD)对渗氢样品进行分析测试.结果表明沿着膜层深度方向,氢原子浓度急剧降低,在深度0.2 μm处,原子浓度趋于平衡,原子百分比浓度约保持为0.007%,与不锈钢基体化学组成中的氢原子含量相近,表明从薄膜层0.2 μm起,氢原子难以渗透进去,这说明本研究所制备的Al2O3膜层具有良好的防氢渗透效果.     

用掠入射XAFS方法研究Ti/Ni/Ti纳米薄膜的界面结构

在上海光源BL14W1线站建立了掠入射XAFS(GI-XAFS)方法,利用GI-XAFS方法并结合X射线反射(XRR)研究了直流磁控溅射方法生长在W/Si基底上的Ti/Ni/Ti纳米薄膜的界面结构随Ni层厚度的变化.结果表明,随着薄膜厚度的增加,Ni/Ti界面层间的相互扩散有所增加,Ni层厚度为5 nm时,Ni/Ti界...     

等离子喷涂方法制备的钼基体Al2O3涂层性能初步分析

给出了不同工艺制备钼基体Al2O3涂层的初步性能分析结果。等离子喷涂工艺由北京航空工艺研究所完成,包括基体与涂层之间的NiCrAl过渡层喷涂、无NiCrAl过渡层的Al2O3喷涂。喷涂时使用的保护性气体为Ar、N2,Al2O3涂层厚度为0.20mm、0.40mm。 对首批等离子喷涂8种工艺共94块样品进行了涂层结合强度试验、抗热冲击性能测试和金相分析,初步结果如下。 1）结合强度试验 采用拉伸方法进行结合强度测量,测得有过渡层样品的结合强度为5MPa左右,无过渡层样品的结合强度为30MPa。试验过程中,过渡层与基体完全脱离。其它工艺参数下制备样品的结     

碳离子辐射对空间GaAs/Ge太阳电池性能影响的研究

利用2×1.7 MV串列静电加速器提供的碳(C)离子束模拟空间环境辐射,对空间GaAs/Ge太阳电池用注量为3.1×109-6.9×1012 cm-2的2 MeV C离子进行辐照.通过Ⅰ-Ⅴ特性和光谱响应测试,研究分析了GaAs/Ge太阳电池的C离子辐射效应.结果表明:随着C离子辐照注量的增加,GaAs/Ge太阳电池电性能参数Isc、Voc和Pmax衰降增大,其中Pmax衰降最大,Isc次之,Voc最小.该衰降规律和质子辐照的衰降规律相似.但使GaAs/Ge太阳电池的Pmax衰降到原值的50%,用C离子辐照所需注量要比相同射程的质子辐照小两个量级.在低注量辐照时,光谱响应衰降主要发生在长波范围;而注量大于3.1×1010 cm-2时,则发生明显的长、短波整个波段的光谱响应衰降;当注量增大到2.3×1011 cm-2以上,光谱响应基本消失.     

0.28-2.80 MeV质子辐射对空间实用GaInP/GaAs/Ge多结太阳电池性能的影响

用0.28、0.62和2.80 MeV质子束模拟空间辐射对国产MOCVD方法制备的GaInP/GaAs/Ge多结电池进行质子辐射效应研究.辐照注量为1×1012 cm-2.对电池的辐射效应用I-V特性和光谱响应测试进行分析.结果表明:随质子辐照能量的增加,太阳电池性能参数Isc,Voc,Pmax和光谱响应的衰降幅度均减小,0.28MeV质子辐照引起电池性能衰降最显著;低能质子辐照引起中间GaAs电池光谱响应衰降更明显.     

电子辐照GaInP/GaAs/Ge三结太阳电池少子寿命的变化

为研究电子辐照空间太阳电池的损伤机制,对电子辐照GaInP/GaAs/Ge三结太阳电池进行了光致发光谱测量,分析了GaInP顶电池及GaAs中间电池发光强度随电子注量的变化规律。利用辐射效率关系对归一化发光强度随电子辐照注量的变化进行了拟合,分别得到了GaInP顶电池及GaAs中间电池在不同辐照条件下的少子非辐射复合寿命τ_nr,通过对比辐照前后少子非辐射复合寿命的衰降变化,发现GaInP顶电池的抗辐照性能优于GaAs中间电池。     

Adjusted NIEL calculations for estimating proton-induced degradation of GaInP/GaAs/Ge space solar cells

The non-ionizing energy loss (NIEL) values for protons in solar cells should be modified by taking into account the distribution of the Bragg damage peak in the active region to calculate the corresponding displacement damage dose. In this paper, based upon a thin target approximation, a new approach is presented to modify NIEL values for protons on a GaAs sub-cell. Adjusted NIEL values can be used to estimate the degradation induced by protons on GaInP/GaAs/Ge triple-junction space solar cells.     

一种国产GaInP/GaAs/Ge三结太阳电池的电子辐照特性

对一种国产GaInP/GaAs/Ge三结太阳电池进行了1 MeV电子辐照损伤研究,分析和讨论了不同注量电池电参数和光谱响应的衰降规律.实验结果表明,这种电池不但有很高的初始效率,而且有好的抗辐射性,电子注量达到1×1015 cm-2时,最大输出功率为辐照前的80.4%.辐照后GaInP顶电池几乎不发生退化,而GaAs中间电池短路电流严重退化,致使GaInP顶电池与GaAs中间电池电流失配,是GaInP/GaAs/Ge电池性能退化的主要原因.     

50-170 keV质子照射对GaAs/Ge太阳能电池光谱响应的影响

用固定能量(100 keV)不同注量(1×1011-3×1012 cm-2)或固定注量(3×1012 cm-2)不同能量(50-170 keV)的质子,照射GaAs/Ge太阳电池,获得材料的光谱响应特性随质子能量和注量的变化关系.结果表明,质子辐照对材料的光学性能有破坏性的影响.这种破坏性源于质子辐照引入的大量缺陷,使晶格空间的完整性受到破坏,导致少子的扩散长度降低、表面复合速度增加.在质子能量相同的条件下,电池光学性能衰降随照射注量增大;在注量相同的条件下,辐射能量越高,太阳电池光学性能衰降越大.     

GaAs粒子探测器的抗辐照特性研究

报道了一种面积为９ｍｍ＾２的ＧａＡｓ肖特基势垒粒子探测器，其反向耐压高于４００Ｖ，反向漏电流低于１２５ｎＲ（ＶＲ〈－１５０Ｖ）。器件经受能量为３ＭｅＶ，剂量为５００ｋＧｙ的电子辐照后，反向漏电流为２７０ｎＡ（ＶＲ＝－１５０Ｖ）。说明在高能物理和核物理中很有应用前途。     

室温下GaAs中正电子迁移率的测量

用正电子湮没寿命谱方法测量了GaAs中的正电子迁移率,在低电场(小于300Vcm~(-1))和室温294K条件下测得μ_+=880±40cm~2V~(-1)s~(-1)。     

GaAs基β辐射伏特效应微电池的参量优化设计研究

考虑放射性同位素源自吸收效应,提出基于半导体材料GaAs和同位素源⁶³Ni的微电池最优化设计方案,并通过蒙特卡罗程序MCNP模拟计算β粒子在半导体材料中的输运过程,对同位素源与半导体材料的厚度,换能单元PN结结深、耗尽区宽度、掺杂浓度、少子扩散长度,及电子空穴对的产生及收集情况等进行了研究和分析,给出了不同结深下,各物理参量的最佳设计值。在源活度为3.7×10⁷ Bq,PN结表面积为0.01 cm²时,提出的辐射伏特效应微电池最优化设计方案可实现：短路电流密度为379.68 nA/cm²,开路电压为1.375 V,填充因子为84.39%, 最大输出功率为440.4 nW/cm²,能量转化率为4.34%。