原位XPS分析Al2O3作为势垒层的Er2O3/Si结构

在超高真空条件下,通过脉冲激光沉积(PLD)技术制作了Er2O3/Al2O3/Si多层薄膜结构,原位条件下利用X射线光电子能谱(XPS)研究了Al2O3作为势垒层的Er2O3与Si界面的电子结构.XPS结果表明,Al2O3中Al的2p芯能级峰在低、高温退火前后没有变化;Er的4d芯能级峰来自于硅酸铒中的铒,并非全是本征氧化铒薄膜中的铒;衬底硅的芯能级峰在沉积Al2O 3时没有变化,说明Al2O3薄膜从沉积到退火不参与任何反应,与Si界面很稳定;在沉积Er2O3薄膜和退火过程中,有硅化物生成,表明Er2O3与Si的界面不太稳定,但随着Al2O3薄膜厚度的增加,其硅化物中硅的峰强减弱,含量减少,说明势垒层很好地起到了阻挡扩散的作用.     

Er2O3单晶薄膜的生长及Er2O3/Si异质结的能带偏移

利用分子束外延方法在p型Si(001)和Si(111)衬底上,在700℃0.93mPa的条件下实现了Er2O3单晶薄膜的生长.薄膜的结晶情况依赖于薄膜的生长温度和氧气压.较低的温度和氧气压下在薄膜内易生成硅化铒,薄膜也趋于多晶化.还利用光电子能谱对Er2O3/Si异质结的能带偏差进行了初步的研究.     

Er2O3单晶薄膜的生长及Er2O3/Si异质结的能带偏移

利用分子束外延方法在p型Si(001)和Si (111)衬底上，在700℃ 0.93mPa的条件下实现了Er2O3单晶薄膜的生长.薄膜的结晶情况依赖于薄膜的生长温度和氧气压.较低的温度和氧气压下在薄膜内易生成硅化铒，薄膜也趋于多晶化.还利用光电子能谱对Er2O3/Si异质结的能带偏差进行了初步的研究.     

阳极刻蚀提升Ga2O3肖特基势垒二极管击穿特性

提出了一种采用阳极刻蚀提升Ga₂O₃肖特基势垒二极管(SBD)击穿特性的新方法。基于氢化物气相外延(HVPE)法生长的Ga₂O₃材料制备了Ga₂O₃纵向SBD。在完成阳极制备后,对阳极以外的Ga₂O₃漂移区进行了不同深度的刻蚀,刻蚀完成后,在器件表面生长了SiO₂介质层,随后制备了场板结构。测试结果显示,刻蚀后器件的比导通电阻小幅上升,而反向击穿电压均大幅提升。刻蚀深度为300 nm的β-Ga₂O₃ SBD具有最优特性,其比导通电阻(R_{on, sp})为2.5 mΩ·cm²,击穿电压(V_br)为1 410 V,功率品质因子(FOM)为795 MW/cm²。该研究为高性能Ga₂O₃ SBD的制备提供了一种新方法。     

Bi2O3对Al2O3-ZnO-Bi2O3-B2O3低熔玻璃结构和性能的影响

采用传统的熔淬技术制得了低熔Al2O3-ZnO-Bi2O3-B2O3玻璃,研究了玻璃结构、玻璃特征温度、线膨胀系数(αl)以及密度随Bi2O3含量的变化关系。结果表明:随着Bi2O3含量的增加,玻璃网络中[BO4]取代了部分[BO3],玻璃网络中出现Bi—O结构,玻璃中非桥氧的数量也逐渐增多;软化温度(ts)、玻璃化温度(tg)都是先上升后下降,而线膨胀系数先减小后逐渐增大,玻璃密度先是线性增加,然后增加趋势变大。     

磁控溅射氧氩体积流量比对β-Ga2O3薄膜的影响

利用射频磁控溅射在c面单晶蓝宝石(Al₂O₃)衬底上制备Ga₂O₃薄膜,研究了溅射过程中通入氧气与氩气的体积流量比对经过异位高温后退火处理得到的β-Ga₂O₃薄膜特性的影响。利用X射线衍射仪(XRD)和原子力显微镜(AFM)对薄膜进行表征,结果表明β-Ga₂O₃薄膜沿着■晶面择优生长,具备较好的单一取向性。在氧氩体积流量比约为1∶20时,薄膜的结晶性能相对较好、表面晶粒分布较均匀、均方根粗糙度较小、晶粒尺寸较大。此外,吸收光谱表征结果表明,不同氧氩体积流量比下制备得到的β-Ga₂O₃薄膜的带隙变化范围为4.53～4.64 eV,在较低氧氩体积流量比下制备的β-Ga₂O₃薄膜表现出较优的光学性质,在波长200～300 nm内具有较好的吸收特性,表现出良好的深紫外光学特性。     

磁控溅射工作压强对β-Ga2O3薄膜特性的影响

作为新兴的第三代半导体材料,β-Ga₂O₃高质量薄膜是制备高效Ga₂O₃基器件的基础,β-Ga₂O₃薄膜的制备、表征及光电特性的研究具有深刻的意义。通过分析研究磁控溅射工作压强变化对薄膜性能和形貌的影响,为制备更高质量的薄膜提供了一种新的方法。基于射频磁控溅射方法,在单晶c面蓝宝石(Al₂O₃)衬底上沉积生长Ga₂O₃薄膜,并进行900℃、90min的氮气退火处理,以得到β-Ga₂O₃薄膜。沉积过程不改变其他实验参数,仅改变工作压强,研究工作压强对β-Ga₂O₃薄膜特性的影响。X射线衍射仪(XRD)和原子力显微镜(AFM)表征结果显示,β-Ga₂O₃薄膜具有不同取向的衍射峰,沿着■晶向择优生长,薄膜呈多晶状态。适当增大工作压强可使β-Ga<...     

Si基稀土Er_2O_3薄膜材料特性及制备研究进展

Si基Er2O3薄膜材料具有带隙宽、k值高等特点,在微电子和光电子领域具有潜在的应用价值。首先,阐述了Si基Er2O3薄膜材料的晶体结构具有多态现象,而立方晶形的Er2O3具有方铁锰矿立方结构,易制成高度择优取向的薄膜甚至单晶膜。其次,介绍了利用X射线光电子谱(XPS)技术确定Er2O3和Si两种材料的价带和导带偏移及采用光电子谱来确定高k介质材料能带带隙。此外,还介绍了Si基Er2O3薄膜材料光学常数的测试方法及其光谱转换特性,可用于太阳光伏电池。最后,着重介绍了国内外Si基Er2O3薄膜材料制备方面的最新研究进展,并指出金属有机物化学气相淀积(MOCVD)是未来产业化制备Si基Er2O3薄膜材料的理想选择。     

超宽禁带半导体α-Ga2O3肖特基二极管仿真研究

氧化镓(Ga₂O₃)作为一种新型的超宽禁带半导体材料,与目前常用的半导体材料SiC和GaN相比,具有更大的禁带宽度、更高的击穿场强等优良特性。设计了一种基于α-Ga₂O₃的垂直型肖特基二极管(SBD),采用场板终端结构降低阳极边缘电场强度,研究了不同绝缘材料下阳极附近的电场分布,并探讨了场板结构与长度对其击穿特性的影响。仿真结果表明,在选取HfO₂作为α-Ga₂O₃垂直型SBD场板结构的绝缘材料时,场板结构可以增大该器件的反向击穿电压,最大反向击穿电压可达约1 100 V,对于现实中制备α-Ga₂O₃ SBD具有非常重要的参考意义。     

激光合成Al2O3-WO3系陶瓷中钨掺杂α-Al2O3相的研究——I. 钨对α-Al2O3晶格的掺杂方式

通过X射线衍射及激光拉曼光谱分析,对激光合成Al2O3-WO3系陶瓷中钨掺杂α-Al2O3相进行了深入研究,得出钨对α-Al2O3的掺杂是以替位铝形式进行的结论。     

GaAs衬底上β-Ga2O3纳米点阵薄膜的MOCVD制备

将热氧化与MOCVD工艺相结合,总结了一种在本征GaAs衬底上进行β-Ga₂O₃纳米点阵薄膜制备的工艺,该工艺不涉及金属催化剂与复杂刻蚀,工艺更为简单。使用扫描电子显微镜对所制备薄膜的形貌特征进行了表征与分析,发现所制备的纳米点阵薄膜呈现五方的柱状结构。对所制备样品进行了X射线衍射、拉曼振动、光致发光谱的测试,结果表明薄膜的晶体质量随着MOCVD生长温度与Ⅵ/Ⅲ比的提高而得到优化。使用有限元法（FEM）仿真验证了β-Ga₂O₃纳米点阵薄膜制备的高陷光特点。     

利用Cs2CO3和Cs2CO3:BPhen改善OLED的光电性能

碳酸铯(Cs2CO3)是优秀的电子注入材料,本文通过器件ITO/MoO3(3nm)/NPB(40nm)/C545T:Alq3(99∶1,30nm)/Alq3(30nm)/Cs2CO3(xnm)/Al(100nm)优化了Cs2CO3作为电子注入层(EIL)的厚度。Cs2CO3作为EIL,提高了器件的电子注入能力,使更多的电子得以与空穴在发光层复合发光。实验结果表明,Cs2CO3作为EIL的优化厚度为1.5nm时,对应器件的效率是不含Cs2CO3的3倍以上。在Cs2CO3作为EIL的基础上,研究器件结构为ITO/NPB(40nm)/Alq3(45nm)/Cs2CO3:Bphen(0%,5%,10%,15nm)/Cs2CO3(1.5nm)/Al(100nm)时不同浓度的Cs2CO3掺杂电子传输层Bphen(Cs2CO3:Bphen)对器件性能的影响。结果表明,Cs2CO3掺杂浓度较低时(5%)能进一步改善器件的电子传输和注入能力,进而提高器件的发光效率;而掺杂浓度较高时(10%),由于Cs扩散严重,形成淬灭中心,使得发光效率衰减严重。     

共沉淀法制备Y2O2SO4:Eu3+荧光粉及其光致发光研究

采用商业Y(NO3)3·6H2O、Eu(NO3)3·6H2O、(NH4)2SO4和NaOH为实验原料,通过共沉淀法制备了Y2O2SO4:Eu3+荧光粉。利用热分析(DTA-TG-DTG)、傅里叶变换红外(FT-IR)光谱、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和光致发光(PL)光谱等手段对合成的粉体进行了表征。结果表明,当(NH4)2SO4引入到反应体系中时,前驱体具有非晶态结构,且在空气气氛中800℃煅烧2h能转化为单相的Y2O2SO4粉体,该Y2O2SO4粉体呈准球形,粒径范围分布在0.5~1.0μm之间,团聚较严重。PL光谱分析表明,在270nm紫外光激发下,Y2O2SO4:Eu3+荧光粉呈红光发射,主发射峰位于620nm,归属于Eu3+的5D0→7F2跃迁。Eu3+的猝灭浓度是5 mol%,其对应的荧光寿命为1.22 ms。另外,当(NH4)2SO4未引入到反应体系中时,采用类似的方法合成了Y2O3:Eu3+荧光粉,并对Y2O2SO4:Eu3+和Y2O3:Eu3+荧光粉的PL性能进行了比较。     

Cu2SnS3薄膜的制备及性能研究

采用LBL(layer-by-layer)法制备了Cu2SnS3薄膜.即首先采用电化学方法在SnO2衬底上制备SnS薄膜,然后又在其上用化学沉积法制备CuS薄膜,最后进行退火处理得到厚度约为960 nm的Cu2SnS3薄膜.探讨了薄膜的制备机理、生长速度、结构和光学特性.制备的薄膜为多晶(Cu2SnS3)72z(三斜或假单斜晶系)结构,其直接光学带隙约为1.05 eV.     

W-Y2O3高温阴极的次级发射及应用研究

针对在医用磁控管中所使用的一种W-Y2O3高温阴极进行了研究。研究结果表明:阴极具有良好的次级发射性能,在阴极低温状态(约600℃)下最大次级发射系数δmax为2.45,满足器件对次级发射阴极的要求。另外,在实际应用方面的研究表明,阴极在某型号医用磁控管中的工作温度在1400～1500℃左右,电流密度达到7.4A/cm2,输出功率超过4MW。上述研究表明,此阴极是一种有效的次级发射源。     

X射线光电子能谱法研究In_(0.53)Ga_(0.47)As基Er_2O_3薄膜的能带排列

采用分子束外延(MBE)法在In_(0.53)Ga_(0.47)As衬底上沉积了金属Er薄膜,后经氧气退火得到Er_2O_3薄膜。台阶仪测得该Er_2O_3薄膜厚约10 nm。X射线光电子能谱(XPS)显示,采用此方法得到的Er_2O_3薄膜符合化学计量比。原子力显微镜测试结果显示,该薄膜表面平整。采用X射线光电子能谱同时测得Er 4d、In 3d和O1s的芯能级谱、Er_2O_3的价带谱以及O1s的能量损失谱,从而得到Er_2O_3的禁带宽度以及Er_2O_3与In_(0.53)Ga_(0.47)As衬底之间的价带偏移和导带偏移,数值分别为(5.95±0.30)eV、(-3.01±0.10)eV和(2.24±0.30)eV。通过X射线光电子能谱方法得到了Er_2O_3/In_(0.53)Ga_(0.47)As异质结的能带排列。从能带偏移的角度来看,上述研究结果表明,Er_2O_3是一种非常有应用前景的In_(0.53)Ga_(0.47)As基栅介质材料。     

氧分压对磁控溅射β-Ga2O3薄膜结构及光学特性的影响

通过磁控溅射沉积以及高温热退火处理,在5.08 cm(2 inch)c-plane蓝宝石异质衬底上制备出单晶β-Ga2O3薄膜,研究了溅射气氛中氧分压对β-Ga2O3薄膜的晶体结构以及光学特性的影响.通过调控氧分压,获得了具有{-2 01}晶面族X射线衍射峰的β-Ga2O3薄膜,其最大晶粒尺寸达到138 nm,在300～800 nm波段透射率大于80％,最大光学带隙达5.12 eV.最优的薄膜表面粗糙度达0.401 nm,800 nm波长处折射率为1.94.实验结果表明,降低氧分压有利于溅射粒子动能增大、数量增多,从而提升β-Ga2O3薄膜结晶质量、增加薄膜透射率和光学带隙;适当提高氧分压则有利于改善薄膜表面平整度,并提高致密度.     

CVD法制备的高结晶质量二维β-Ga2O3薄膜性质研究

为了能够得到高质量的薄膜,降低实验成本,通过化学气相沉积(CVD)方法以GaTe粉作为Ga源在云母衬底上合成了β-Ga₂O₃薄膜。通过改变生长温度、载气和生长时间得到高结晶质量的β-Ga₂O₃薄膜,并通过X射线衍射(XRD)和拉曼光谱进行证实。XRD结果显示,薄膜的最佳生长温度为750℃。对比不同载气下合成的β-Ga₂O₃薄膜可知,Ar气是生长薄膜材料的最佳环境。为了实现高结晶质量的β-Ga₂O₃薄膜,在Ar气环境下改变薄膜的生长时间,XRD结果发现,生长时间20 min的薄膜具有高结晶质量。最后,将其转移到300 nm厚氧化层的Si/SiO₂衬底上,并通过原子力显微镜测试,证实了16 nm厚的二维Ga₂O₃薄膜。     

Lu2O3为助剂的β-Si3N4晶种的制备与表征

在自增韧陶瓷的烧结过程中,添加β-Si3N4晶种有利于高温下长柱状晶的形成与生长,可以改善陶瓷的强度和韧性;本文以Lu2O3为添加剂,通过对原始Si3N4粉进行热处理,制备出转相充分、具有柱状形貌β-Si3N4晶种,重点研究了Lu2O3对氮化硅相变和晶种形貌的影响.实验结果表明,以Lu2O3为添加剂,在1750 ℃下热处理2 h能得到具有较纯β相含量和大长径比的β-Si3N4晶种.     

95%Al2O3陶瓷的MoO3体系低温金属化机理研究

本文采用由MoO₃加活化剂组成的配方对氧化铝陶瓷进行低温金属化,通过对氧化铝陶瓷、金属化层的显微结构及元素的分布情况来探索氧化铝陶瓷的低温金属化机理。研究发现金属化层中大部分MoO₃还原成活性较好的Mo颗粒,Mo颗粒间相互烧结连通为主体金属海绵骨架,同时少量的Mo氧化物与MnO、Al₂O₃、SiO 2、CaO等形成玻璃熔体,MnO、Al₂O₃、SiO 2、CaO之间也会形成MnO-Al₂O₃-SiO₂-CaO系玻璃熔体,从而获得致密、Mo金属与玻璃熔体相互缠绕、包裹的金属化层。金属化层中的两种玻璃熔体先后渗透、扩散进入氧化铝陶瓷晶界从而实现陶瓷与金属化层之间的连接。金属化层中还原的Mo金属与Ni层之间形成Mo-Ni合金,从而实现Ni层与金属化层之间的结合。