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.     

应变对PbSe材料晶格振动的影响

在晶格失配的BaF2衬底上用分子束外延技术生长了不同厚度的PbSe单晶薄膜,PbSe外延薄膜的喇曼光谱测量到:位于136～143cm-1之间的布里渊区中心纵光学声子(LO)振动,位于83～88cm-1之间的纵光学声子与横光学声子的耦合模(LO-TO)振动,以及位于268～280cm-1之间的2LO声子振动.而且PbSe薄膜的LO声子频率随薄膜厚度的不同明显移动,随着薄膜的厚度减小声子频率线性增大,这是由外延膜与衬底之间的失配应力不同引起的.为了理解PbSe声子振动模喇曼活性的物理原因,还比较分析了PbSe体单晶的喇曼光谱,同样,PbSe体单晶样品也呈现出喇曼活性的散射峰.     

应变对PbSe材料晶格振动的影响

在晶格失配的BaF2衬底上用分子束外延技术生长了不同厚度的PbSe单晶薄膜,PbSe外延薄膜的喇曼光谱测量到位于136～143cm-1之间的布里渊区中心纵光学声子(LO)振动,位于83～88cm-1之间的纵光学声子与横光学声子的耦合模(LO-TO)振动,以及位于268～280cm-1之间的2LO声子振动.而且PbSe薄膜的LO声子频率随薄膜厚度的不同明显移动,随着薄膜的厚度减小声子频率线性增大,这是由外延膜与衬底之间的失配应力不同引起的.为了理解PbSe声子振动模喇曼活性的物理原因,还比较分析了PbSe体单晶的喇曼光谱,同样,PbSe体单晶样品也呈现出喇曼活性的散射峰.     

N掺杂p型MgZnO薄膜的制备与性能研究

利用磁控溅射设备,Mg0.04Zn0.96O陶瓷靶材,以高纯的氮气与氩气混合气体作为溅射气体,在石英衬底上沉积获得了N掺杂p型Mg0.07Zn0.93O薄膜,薄膜的电阻率为21.47Ω·cm,载流子浓度为8.38×1016 cm-3,迁移率为3.45cm2/(V·s)。研究了该薄膜的结构与光学性能。实验结果显示,其拉曼光谱中出现了位于272和642cm-1左右与NO相关的振动模。低温光致发光光谱中,可以观察到位于3.201,3.384和3.469eV的3个发光峰,其中位于3.384eV的发光峰归因为导带电子到缺陷能级的复合发光,而位于3.469eV的发光峰归因为受主束缚激子(A0X)的辐射复合,这说明该N掺杂MgZnO薄膜的空穴载流子主要来自NO受主的贡献。     

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。     

Tips-PEN薄膜载流子迁移率的稳态SCLC与阻抗谱法测量的研究

利用稳态SCLC法和阻抗谱法测量了由溶液工艺制备的Tips-PEN薄膜的空穴迁移率,并对两种方法的测试结果进行比较和分析。测试样品是p+Si/PEDOT∶PSS/Tips-PEN/Ag构成的单载流子器件。稳态SCLC法测试的器件Tips-PEN厚度为87nm,得到零场迁移率和场依赖因子分别为1.21×10-5 cm2/(V·s)和0.002 4(cm/V)1/2;阻抗谱法测试的器件Tips-PEN厚度为827nm,得到零场迁移率和场依赖因子分别为1.219×10-5 cm2/(V·s)和0.003 47(cm/V)1/2。稳态SCLC法得到的场依赖因子较小,呈现较弱的场依赖关系,其原因是为得到无陷阱模式下的稳态SCLC需要施加的电场远远高于阻抗谱测量时的电场,以至于注入较高的载流子浓度。这一结果显示了在较高载流子浓度下迁移率与场的依赖变弱,与理论模型和模拟预测的趋势一致。     

MOCVD法制备磷掺杂p型ZnO薄膜

利用金属有机化学气相沉积方法在玻璃衬底上生长了掺磷的p型ZnO薄膜.实验采用二乙基锌作为锌源,高纯氧气和五氧化二磷粉末分别作为氧源及磷掺杂源.实验表明:生长温度为400～450℃时获得了p型ZnO薄膜,而且在420℃时,其电学性能最好,空穴浓度为1.61×1018cm-3,电阻率为4.64Ω·cm,迁移率为0.838cm2/(V·s).霍尔测试和低温光致发光谱证实了该ZnO薄膜的p型导电特性,并观察到薄膜位于3.354eV与中性受主束缚激子相关的发射峰.     

用PLD方法制备Li掺杂的p型ZnMgO

在玻璃衬底上用PLD方法成功制备出具有高度(0002)取向性的、晶体质量较好的Li掺杂为0.4%的p型 Zn0.8Mg0.2O薄膜.衬底温度对薄膜的电学性能及结晶质量有重要影响,实验表明:在500℃时薄膜的电学性能最好,其载流子浓度为5.1×1018cm-3,电阻率为6.58Ω·cm,霍尔迁移率为0.189cm2/(V·s),且制备出的薄膜在可见光区具有90%的高透射率及在室温下光学禁带宽度3.625eV.     

用PLD方法制备Li掺杂的p型ZnMgO

在玻璃衬底上用PLD方法成功制备出具有高度(0002)取向性的、晶体质量较好的Li掺杂为0.4%的p型 Zn0.8Mg0.2O薄膜.衬底温度对薄膜的电学性能及结晶质量有重要影响,实验表明:在500℃时薄膜的电学性能最好,其载流子浓度为5.1×1018cm-3,电阻率为6.58Ω·cm,霍尔迁移率为0.189cm2/(V·s),且制备出的薄膜在可见光区具有90%的高透射率及在室温下光学禁带宽度3.625eV.     

MOCVD法制备磷掺杂p型ZnO薄膜

利用金属有机化学气相沉积方法在玻璃衬底上生长了掺磷的p型ZnO薄膜.实验采用二乙基锌作为锌源,高纯氧气和五氧化二磷粉末分别作为氧源及磷掺杂源.实验表明:生长温度为400～450℃时获得了p型ZnO薄膜,而且在420℃时,其电学性能最好,空穴浓度为1.61×1018cm-3,电阻率为4.64Ω·cm,迁移率为0.838cm2/(V·s).霍尔测试和低温光致发光谱证实了该ZnO薄膜的p型导电特性,并观察到薄膜位于3.354eV与中性受主束缚激子相关的发射峰.