不同浓度的Mg掺杂β-Ga2O3薄膜的制备与研究

本文采用射频磁控溅射方法在石英和高阻硅衬底上制备纯 β-Ga2O3薄膜和不同掺杂浓度的Mg掺杂β-Ga2O3薄膜,研究了薄膜的结构、光学和电学性质.X射线衍射测试结果表明,在我们的掺杂浓度内,Mg掺杂β-Ga2O3薄膜没有出现其他晶相的衍射峰,随着Mg掺杂浓度变大,薄膜的(401)和(601)衍射峰强度变弱.使用X射线...     

β-Ga2O3及Cr掺杂β-Ga2O3电子结构的第一性原理计算

运用第一性原理密度泛函理论(DFT)计算了不同交换关联势下单斜晶系β-Ga2O3的总能量、晶格常数、总态密度、分波态密度及能带结构.理论计算结果表明:单斜晶系β-Ga2O3在局域密度近似(LDA)和广义梯度近似(GGA)下的晶格常数和带隙与实验值基本相符,其中LDA近似得到的晶格常数与实验值更接近;β-Ga2O3比六方晶系结构的α-Ga2O3更加稳定,但带隙比α-Ga2O3略小;Cr掺杂导致β-Ga2O3禁带宽度变小,费米能级处的态密度不为零,即变为半金属.     

β-Ga2O3及Cr掺杂β—Ga2O3电子结构的第一性原理计算

运用第一性原理密度泛函理论（DFT）计算了不同交换关联势下单斜晶系β-Ga2O3的总能量、晶格常数、总态密度、分波态密度及能带结构。理论计算结果表明：单斜晶系β-Ga2O3在局域密度近似（LDA）和广义梯度近似（GGA）下的晶格常数和带隙与实验值基本相符，其中LDA近似得到的晶格常数与实验值更接近；β-Ga2O3比六方晶系结构的α-Ga2O3更加稳定，但带隙比α—Ga2O3略小；Cr掺杂导致β-Ga2O3禁带宽度变小，费米能级处的态密度不为零，即变为半金属。     

不同Si含量掺杂的ZTO薄膜的制备与研究

本文采用磁控溅射法制备Si元素掺杂的Zn Sn O薄膜(SZTO),研究Si元素掺杂对薄膜样品性能的影响。XRD衍射图谱表明,不同Si掺杂含量的薄膜均呈现非晶态。利用原子力显微镜表征薄膜的表面形貌,随着Si含量的增加,薄膜样品的表面粗糙度呈现出单调递增的趋势,Si掺杂使薄膜样品的平整度降低。透射谱测试表明不同Si含量掺杂的SZTO薄膜在可见光波段均具有较高的透射率,利用Si元素掺杂可以提高在可见光范围的透射率,并有效增加Zn Sn O(ZTO)薄膜的光学带隙。PL谱测试表明,随着Si掺杂浓度的升高,PL谱的强度呈现出不同程度的增大,且展宽变宽,这表明Si掺杂的ZTO薄膜样品中引入了一些深能级缺陷。     

β-Ga2 O 3单晶制备工艺的研究进展

β型氧化镓(β-Ga2O3)具有宽禁带、高击穿强度和低制造成本等优点,是制备第三代半导体的优质备选材料.制备β-Ga2 O 3材料的方法有直拉法、导模法、浮区法、布里奇曼法等.由于该材料在高温下易挥发,易产生较多杂质气体、晶体形状难以控制、单晶中产生较多缺陷等问题.对目前β-Ga2 O 3制备方法进行综述,对多种制备方...     

掺杂稀土Tb的β-Ga2O3纳米纤维的结构及其光致发光研究

采用电纺丝法制备了铽(Tb)掺杂的氧化镓(Ga2O3)纳米纤维,并用场发射扫描电镜(FE-SEM)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)和光致发光谱(PL)对其进行了一系列的表征.结果表明,900℃退火的纳米纤维尺寸约为100nm,晶体结构是β相的Ga2O3,Tb离子5D4-7F5跃迁对应的550nm绿光发射最强.在稀土掺杂的纳米纤维的光致发光谱中没有发现β-Ga2O3缺陷能级的发光,用能量传递理论解释了这一现象.     

氨化Si基Ga2O3/In2O3制备GaN薄膜

研究了Ga2O3/In2O3 膜反应自组装制备GaN薄膜,再将Ga2O3/In2O3膜在高纯氨气气氛中氨化反应得到GaN薄膜,用X射线衍射 (XRD),傅里叶红外吸收(FTIR),扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对样品进行结构、形貌的分析.测试结果表明,用此方法得到了六方纤锌矿结构的GaN多晶膜,且900℃时成膜的质量最好.     

Mn掺杂Ga_2O_3薄膜的结构及光吸收性能研究

采用磁控溅射法在Si(111)和玻璃衬底上制备出不同Mn掺杂含量的Ga2O3薄膜,使用扫描电子显微镜、电子能谱仪、X射线衍射仪、紫外-可见分光光度计等对Mn掺杂Ga2O3薄膜的表面形貌、结晶特性和光吸收性能进行了研究.结果表明,适量掺杂Mn可抑制薄膜的晶格膨胀,促进Ga2O3薄膜晶粒的定向生长,得到尺寸分布较均匀的多面体晶粒.Mn掺杂使Ga2O3价带项向带隙延伸,光学带隙变窄,吸收边红移,近紫外区吸收增强.     

β-Ga2O3单晶浮区法生长及其光学性质

用浮区法生长得到了宽禁带半导体材料β-Ga2O3单晶,对其吸收光谱、荧光光谱进行了分析.解释了禁带部分展宽的原因.并研究了Sn4 和Ti4 的掺杂对其紫外吸收边影响.β-Ga2O3单晶的荧光谱不仅观察到了3个特征峰:紫外光(395nm)、蓝光(471nm)、绿光(559nm),还观察到了在277和297nm的紫外光和692nm的红光荧光发射.     

Si基ZnO缓冲层溅射Ga2O3氨化反应生长GaN薄膜

利用射频磁控溅射法在Si（111）衬底上先溅射ZnO缓冲层,再溅射Ga2O3薄膜,然后在开管炉中分别以850℃,900℃,950℃和1 000℃等温度及常压下通氨气进行氨化,反应生长GaN薄膜.利用该方法制备的GaN薄膜是沿c轴方向择优生长的六角纤锌矿多晶结构,并且随着氨化温度的升高,GaN向棒状和线状形态生长.     

溅射功率对Ca2Si薄膜性质的影响

采用射频磁控溅射技术在Si（100）衬底上沉积了si-ca-si薄膜，并在高真空条件下对样品进行退火处理，直接生成立方相Ca2Si薄膜。研究了不同溅射功率对薄膜的晶体结构、表面（断面）形貌的影响，并对其光学性质进行了测试分析。结果表明：Ca2Si薄膜为立方结构且具有沿（111）向择优生长的特性，当溅射功率为120W时，Ca2Si薄膜变的均匀、致密，在400-800nm波长范围内，溅射功率对折射率n和吸收系数k的影响较小。     

磁控溅射制备Er~(3+)掺杂Al_2O_3薄膜的上转换发光特性

Al_2O_3作为太阳能电池的钝化层,如果掺入稀土元素Er~(3+)通过吸收红外光并将其上转换为可见光被硅吸收,则可以提高太阳能的利用率。本文采用磁控溅射法制备得到厚度为500 nm左右的不同浓度Er~(3+)掺杂Al_2O_3薄膜。X射线衍射测试表明薄膜由θ-(Al,Er)_2O_3、Al_(10)Er_6O_(24)和ErAlO_3相构成。通过波长980nm的激光器激发产生光频上转换,获得了490 nm的绿光和670nm的红光发光,分别对应于Er~(3+)的~4F_(7/2)→~4I_(15/2)和~4F_(9/2)→~4I_(15/2)的能级跃迁。当Er~(3+)掺杂浓度为0.6%(摩尔比)时,上转换发光强度最强。上转换发光强度受到Al_(10)Er_6O_(24)和ErAlO_3晶体的生成以及Er~(3+)掺杂浓度的影响,并且对红光的影响要大于绿光。Er~(3+)掺杂Al_2O_3薄膜相比粉体材料具有较低的声子态密度,从而抑制了Er~(3+)无辐射跃迁,得到了不同于粉体材料的490nm绿光的发光。     

用第一性原理研究Ti掺杂β-Ga_2O_3的电子结构和光学性能(英文)

用GGA+U的方法研究了本征β-Ga2O3和Ti掺杂β-Ga2O3的电子结构和光学性能。晶格常数的计算值与实验值差别小于1%,本征β-Ga2O3的带隙计算值4.915eV,与实验值4.9eV一致。Ti替位Ga(1)位置和Ti替位Ga(2)位置的β-Ga2O3的价带最大值和导带最小值间隙分别为4.992eV和4.955eV,Ti掺杂引入的杂质带起到中间带作用,可以使电子从杂质带跃迁到导带和价带跃迁到杂质带。Ti掺杂β-Ga2O3中间带的存在使其成为潜在的宽光谱吸收太阳能电池材料。     

Cu掺杂β-Ga2O3电子结构和磁学性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论框架下的第一性原理方法,结合广义梯度近似研究了Cu掺杂β-Ga2O3系统的磁学特性。计算结果表明,单Cu的掺杂,稳定体系倾向于自旋极化态,且Cu替代八面体的Ga(B)时系统更稳定,容易在实验上形成;Cu掺杂β-Ga2O3呈现出半金属特性,Cu的掺杂引入了2.0μB磁矩,其中局域在Cu原子上的磁矩为0.45μB,其余主要来自于Cu杂质周围的氧原子。由于电荷补偿效应,在Cu掺杂β-Ga2O3系统中引入氧空位时,体系磁矩减小到零。在2个Cu取代Ga的10种构型中,A1-B3构型的能量最低,且显示出铁磁性,磁矩为3.8μB。考虑氧空位后,A1-B3构型的反铁磁性和铁磁性能量差增大,磁矩减小到1.0μB。     

稀土Ce2O3掺杂TiO2薄膜的结构和光学特性

采用真空热蒸发法在玻璃、单晶硅衬底上制备Ce2O3掺杂TiO2薄膜，研究热处理和Ce2O3掺杂对薄膜性能的影响。结果显示，热处理可明显改善薄膜的结构和光学性能，Ce2O3掺杂可降低薄膜晶型转化温度。TiO2薄膜（玻璃衬底）经600℃热处理由锐钛矿转为金红石结构；当掺Ce2O3含量为5at％时热处理温度为500℃薄膜就已开始发生晶型转变。薄膜表面颗粒较均匀，存在程度不同的孔洞和颗粒聚集现象；掺Ce2O3后薄膜表面致密度明显增强。薄膜（玻璃衬底）的光学带隙从3．74eV降至3．60eV。     

氨化Si基Ga2O3/In制备GaN薄膜

研究了Ga2O3/In 膜反应自组装制备GaN薄膜,再将Ga2O3/In膜在高纯氨气气氛中氨化反应得到GaN薄膜,用X射线衍射(XRD),傅里叶红外吸收(FTIR),扫描电镜(SEM),原子力显微镜(AFM),透射电镜(TEM)对样品进行结构,形貌的分析.测试结果表明:用此方法得到了六方纤锌矿结构的GaN多晶膜,且900℃时成膜的质量最好.     

多晶Al2O3薄膜的制备及工艺研究

高能氩离子束溅射金属铝靶,沉积在SiO2基片上的非晶薄膜是Al和Al2O3的混合物.非晶薄膜在空气中800～1000℃退火后将完全氧化并晶化而成γ-Al2O3、oc-Al2O3.对溅射镀膜的工艺条件也进行了探索.     

硅基扩镓溅射Ga2O3反应自组装GaN薄膜

采用射频磁控溅射工艺在扩镓硅基上溅射Ga2O3薄膜氮化反应组装GaN薄膜,研究硅基扩镓时间对GaN薄膜晶体质量的影响.利用红外透射谱(FHR)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、光电能谱(XPS)和荧光光谱(PL)对生成的GaN薄膜进行组分、结构、表面形貌和发光特性分析.测试结果表明:采用此方法得到六方纤锌矿结构的GaN晶体膜.同时显示:在相同的氮化温度和时间下,随着硅基扩镓时间的增加,薄膜的晶体质量和发光特性得到明显提高.但当硅基扩镓时间进一步增加时,薄膜的晶体质量和发光特性却有所降低.较适宜的硅基扩镓时间为40min.     

MOCVD方法制备In2O3薄膜的性质研究

用金属有机化学气相淀积（MOCVD）方法以三甲基铟为源材料，以O2为氧化气体，在蓝宝石衬底（0001）面上生长出了高质量的立方相In2O3薄膜。研究了In2O3薄膜的结构、表面形貌和光电性质。结果表明制备样品具有In2O3体心立方结构和（222）方向择优取向生长，电阻率～6．40×10^-3Ω·cm，在可见光区域的平均透过率达到了90％以上。     

Ti掺杂β-Ga2O3电子结构和光学性质的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论框架下的第一性原理计算方法,研究了Ti掺杂β-Ga2O3系统的电子结构和光学性质。计算结果表明,Ti替代八面体的Ga(2)时系统形成能最低,容易在实验上合成;Ti掺杂在导带底附近引入了浅施主能级,极大地提高了β-Ga2O3系统的导电性。Ti掺杂时稳定体系倾向于自旋极化态,且费米面处自旋极化率接近100%。光学性质的计算结果显示,Ti掺杂β-Ga2O3是极具潜力的n型紫外透明的半导体。