14kV-1 A SiC超高压PiN二极管

设计了一种耐压超过14kV的4H-SiC超高压PiN二极管。外延材料N-层掺杂浓度3.0×10~(14) cm~(-3),厚度140μm。通过模拟仿真,采用台面结合双JTE结终端保护结构,器件实现了14kV以上耐压,正向导通电流1A。     

ZnSe-ZnTe应变层超晶格用于光电器件的新材料

采用分子束外延方法生长了ZnSe-ZnTe应变层超晶格。采用光致发光方法对ZnSe-ZnTe应变层超晶格的光学特性进行了评价,发光颜色为由蓝绿至红的可见光范围内.为了获得宽带Ⅱ-Ⅵ族半导体的p型和n型电导,采用调制掺杂技术制备了ZnSe-ZnTe超晶格,如果在ZnTe层中有选择地掺杂Sb,则所有样品呈现p型电导,且空穴浓度为(0.5-1.0)×10~(14)cm~(-3)。另一方面,Ga掺杂的应变层超晶格的电子浓度为(2-7)×10~(13)cm(-3)。其     

高掺杂沟道GaAs M-I(10~2)-S Schottky势垒栅场效应晶体管(MIS SB FET)

本文首次报道了高掺杂沟道的GaAs MIS SB FET.在S.I.GaAs衬底上用离子注入Si,同时形成高浓度、超薄的有源层和欧姆接触区,载流子峰值浓度为 0.5-1×10~(13)cm~(-3).在Al栅和GaAs有源层间有一层用阳极氧化制备的自身氧化膜,厚度10~2A|°.MIS SB FET为双栅器件,栅尺寸 2 × 400 μm. 实验所得 MIS SB FET的夹断电压为4V,零栅偏跨导为 25mS,高于本实验室相似结构常规工艺的 MES FET器件(峰值浓度1-2×10~(17)cm~(-3),没有氧化膜). 在二区间模型基础上,计入薄氧化膜影响,模拟计算了 MIS SB FET的直流和微波特性,并与常规工艺的 MES FET作了比较.     

优质GaAs/Si材料的研制

用国产分子束外延设备(Ⅳ型)在p型Si衬底上用三阶段生长法生长出优质GaAs外延层。测试样品为2μm厚,n型掺杂浓度5×10~(16)cm~(-3)。测量结果为x射线双晶衍射回摆曲线半峰宽225弧秒;低温光荧光谱半峰宽在10K时为5meV,外延层表面位错密度10~6cm~(-2)。     

非晶硅薄膜光伏电池结构参数分析

考虑到nip型[ITO/a-Si(n)/a-Si(i)/a-Si(p)/Al]非晶硅光伏电池的各膜层厚度、掺杂浓度等因素,对非晶硅光伏电池的转换效率、填充因子、开路电压等性能参数进行了数值分析与讨论。结果表明,随p型层厚度的增加,光伏电池的短路电流密度、转换效率、开路电压值都有所增加。当本征层的厚度增加时,短波段内的光谱响应变差、内量子效率下降。当n型层厚度为5 nm,本征层厚度为5 nm,p型层厚度为10μm,受主掺杂浓度为2.5×1019cm-3,施主掺杂浓度为1.5×1016cm-3时,转换效率可达9.728%。     

p型4H-SiC同质外延有效层厚度

通过化学气相沉积法,采用不同生长工艺在4°偏角4H-SiC衬底上制备p型4H-SiC同质外延片。提出了p型4H-SiC同质外延中有效层厚度的概念,研究发现导致外延有效层厚度减少的直接原因是自掺杂效应的存在。采用傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、汞探针电容电压(Hg-CV)和表面缺陷测试仪对p型4H-SiC同质外延片进行表征,讨论了不同工艺对外延有效层厚度的影响。结果表明,采用隔离法和阻挡层法均能提高外延有效层厚度,且掺杂浓度随距表面深度变化斜率值由1.323减小到0.073。然而,阻挡层法斜率值能进一步优化至0.050,是由于有效抑制了外延中固相和气相自掺杂。对比于优化前工艺,采用阻挡层法制备的p型4H-SiC同质外延片厚度不均匀性和表面总缺陷数量处于同一水平,掺杂浓度不均匀性由2.95%改善到2.67%。综上,采用阻挡层法能够制备出高有效层厚度、高一致性和高质量的p型4H-SiC同质外延片。     

Ti扩散势垒对Al／Si／Pd与n—GaAs欧姆接触热稳定性的影响

利用电子束蒸发依次将Pd,Si和Al淀积在掺杂浓度为2×10~(13)cm~(-3)的n型GaAs上,可以得到非合金、低阻的欧姆接触。比接触电阻率约为5×10~(-6)·cm~2。但经过高温(410℃),长时间热退火后,样品的表面会出现明显不平整,比接触电阻率会明显增加,在Al和Si/Pd之间加入一层Ti作为扩散势垒会使欧姆接触的热稳定性变好。但只有在Al和Ti之间的反应没有完全耗尽Ti时,扩散势垒才起作用。     

基于P3HT的无铅钙钛矿太阳能电池性能仿真研究

综合考虑无毒、价廉等因素,设计以P3HT为空穴传输层的锡基钙钛矿太阳能电池。以太阳能电池模拟软件SCAPS-1D对结构为TCO/Ti O_2/CH_3NH_3Sn I_3/P3HT/Au的太阳能电池进行数值模拟仿真,探讨吸收层、电子传输层和空穴传输层的厚度和掺杂浓度,以及吸收层缺陷态密度对电池性能的影响。由仿真结果可知,当吸收层、电子传输层和空穴传输层的厚度分别为140、20以及200 nm,掺杂浓度分别为1×10~(16)cm~(-3)、1×10~(16)cm~(-3)和1×10~(17)cm~(-3),吸收层缺陷态密度为1×10~(16)cm~(-3)时,取得了较佳的结果:V_(oc)=0.77 V,J_(sc)=20.48 m A/cm~2,FF=71.58%,PCE=11.27%。     

碲镉汞离子注入结的性能

用离子注入Hg_(0.71)Cd_(0.29)Te形成的n—p结,其结构存在有离子注入损伤。在受主浓度为4×10~(16)cm~(-3)的p型衬底上,用Ar、B、Al和P离子注入,已制备出n—p结光电二极管。当注入剂量在10~(13)—5×10~(14)cm~(-2)范围内时,注入n型层的特点是薄层电子浓度为10~(14)—10~(15)cm~(-2),电子迁移率高于10~3cm~2V~(-1)s~(-1)。光电二极管截止波长为5.2μm,量子效率高于80%。77K时,动态电阻与表面积的乘积大于2000 Ω·cm~2。详细地研究了动态电阻对温度的依赖关系,结电容与反向电压的关系符合线性缓变结模型。用栅—控二极管对77K时的反向电流特性进行了研究。结果表明,对于表面电位的两极来说,反向击穿是由表面处场—感应结内的带问隧道决定的。     

n型4H-SiC MOS电容的特性

在n型4H-SiC外延层上,采用H2,O2合成的办法,热生长30nm的SiO2层,并制备出Al栅MOS电容,完成了C-V特性的测试和分析工作,根据测试结果得出了SiO2与4H-SiC外延层的界面特性,并计算出n型4H-SiC外延层的掺杂浓度.结果表明H2,O2合成热生长的SiO2与4H-SiC外延层之间具有较好的界面特性,界面态密度较小.n型4H-SiC外延层的掺杂均匀,浓度为1.84×1017cm-3.     

n型4H-SiC MOS电容的特性

在n型4H-SiC外延层上,采用H2,O2合成的办法,热生长30nm的SiO2层,并制备出Al栅MOS电容,完成了C-V特性的测试和分析工作,根据测试结果得出了SiO2与4H-SiC外延层的界面特性,并计算出n型4H-SiC外延层的掺杂浓度.结果表明H2,O2合成热生长的SiO2与4H-SiC外延层之间具有较好的界面特性,界面态密度较小.n型4H-SiC外延层的掺杂均匀,浓度为1.84×1017cm-3.     

用于4H-SiC雪崩光电探测器p型欧姆接触的研究

对4H-SiC雪崩光电探测器的Ti/Al/Au p型欧姆接触进行了详细的研究。通过线性传输线模型(LTLM)测得经930℃退火后欧姆接触的最小比接触电阻为5.4×10~(-4)Ωcm~2。分别用扫描电子显微镜(SEM)、俄歇电子能谱(AES)、X射线光电子能谱(XPS)和X射线衍射谱(XRD)对退火前后的表面形貌、金属之间以及金-半接触界面之间相互反应及扩散情况进行测试与分析,发现了影响欧姆接触性能的主要原冈。对采用此欧姆接触制备的4H-SiC雪崩光电探测器进行测试,发现器件的击穿电压约为-55 V,此时其p型电极处的电压降仅为0.82 mV,可以满足4H-SiC雪崩光电探测器在高压下工作的需要。     

单晶6H-SiC纳米线的可控掺杂及光学特性

采用有机前驱体制备纳米材料工艺,制备出不同Al掺杂浓度的6H-SiC纳米线(Al/6H-SiC).用HRTEM、EDX、XRD等对纳米线进行了表征,发现随着起始材料中异丙醇铝含量的增加,所制备的纳米线中的Al浓度也在增加,最高可达到1.25%, HRTEM显示晶格间距为0.26 nm和0.25 nm,对应为6H-SiC的(101)和(102)面间距,Si、C原子比为1∶1.拉曼光谱得到这种6H-SiC的声子能量为100 meV,由吸收光谱带边吸收外推计算得到Al/6H-SiC纳米线光学带隙,掺杂浓度越大,吸收边红移越大.     

LB绝缘膜MIS少数载流子隧道二极管

采用单层(～0.5nm)或多层LB聚酰亚胺超薄膜,在掺杂浓度为1×10~(15)cm~(-3)的p—Si(100)衬底上制作了超薄MIS结构。通过掩模蒸铝形成顶部电极。I—V和C—V特性表明,样品具有少子隧道二极管特性。     

用离子注入在GaAs中形成高浓度超薄有源层

高浓度浅结是高速砷化镓MESFET的重要技术.我们采用透过氮化硅薄膜进行Si离子注入的方法研制了载流子浓度大于10~(15)cm~(-3)的薄形有源层(<1000A).试验结果表明,氮化硅膜的厚度基本等于载流子浓度峰值位置向衬底表面移动的距离;高剂量(>10~(15)cm~(-2)),低能量,(<80keV)和较厚的氮化硅可以制得符合要求的薄形有源层.     

Si间隔层对Al(1wt.%Si)/Zr极紫外多层膜热稳定的作用研究

为了提升Al/Zr多层膜的热稳定性,采用直流磁控溅射方法制备了18个带有不同厚度Si间隔层的Al(1 wt.%Si)/Zr多层膜,并将这些样品分别进行了不同温度(100~500 ℃)的真空退火,退火时间为1 h.利用X射线掠入射反射(GIXR)和X射线衍射(XRD)的方法来研究Si间隔层对Al/Zr多层膜热稳定性的作用.GIXR测量结果表明:随着Si间隔层厚度的增大,Al膜层的粗糙度减小,而Zr膜层的粗糙度增大;XRD测量结果表明:Al和Zr膜层粗糙度的变化是由于退火后膜层中晶粒尺寸不同造成的.相比于没有Si间隔层的Al/Zr多层膜,引入厚度为0.6 nm的Si间隔层可以有效提升Al/Zr多层膜的热稳定性.     

分子束外延生长p型ZnTe:Sb-ZnSe应变层超晶格材料

我们以掺Fe的高阻InP作衬底材料,在国产MBE-Ⅲ型设备上,采用调制掺杂技术,成功地生长出了p型ZnTe:Sb-ZnSe应变层超晶格材料。室温霍耳效应测量表明:载流子浓度为10~(14)/cm~3量级,迁移率为250cm~2/V·s。俄歇谱分析清楚表明,仅在ZnTe层中Sb原子存在,且界面比较分明,调制掺杂已获初步成功。     

fmax为107GHz的AlGaN/GaN HFET

UCLA,JPL和Epitronics报道了在半绝缘4H-SiC衬底上生长的非掺杂沟道Al0.30Ga0.70N/GaN HFET,器件没有制作空气桥,获得的fmax达到了107GHz的新记录.该器件包括一个100nm AlN缓冲层、1.25nm的未掺杂GaN、3nm的未掺Al0.30Ga0.70N和n型重掺杂(Si=1×1019cm-3)的30nm的Al0.30Ga0.70N层.栅长为0.2μm,由于在AlGaN层中的Al含量高和n型掺杂重,获得的源漏欧姆接触电阻为0.15Ω*mm.除了优越的频率特性,该器件的跨导为260mS/mm(栅的反向偏置电压为3.5V),饱和电流密度为1.2A/mm.     

分子束外延生长p型ZnSe-ZnTe超晶格

一种p型应变层超晶格已用调制掺杂技术实现,这种超晶格材料是由不掺杂的ZnSe层和掺Sb的ZnTe层交替生长组成的,电学性质已由霍尔效应测量获得。p型应变层超晶格的空穴迁移率为220—250cm~2/V·s,空穴浓度为3—5×10~(14)/cm~3。     

n型4H-SiCMOS电容的特性

在n型4H-SiC外延层上，采用H2, O2合成的办法，热生长30nm的SiO2层，并制备出Al栅MOS电容，完成了C-V特性的测试和分析工作，根据测试结果得出了SiO2与4H-SiC外延层的界面特性，并计算出n型4H-SiC外延层的掺杂浓度. 结果表明H2, O2合成热生长的SiO2与4H-SiC外延层之间具有较好的界面特性，界面态密度较小. n型4H-SiC外延层的掺杂均匀，浓度为1.84e17cm-3.