N极性GaN/AlGaN异质结和场效应晶体管（英文）北大核心CSCD

由于晶格的反转和随之而来的极化场的反转,N极性面氮化物材料已经成为微波功率器件应用的理想材料之一。在2英寸(1英寸=2.54cm)偏角度4H-SiC衬底上通过金属有机物化学气相沉积(MOCVD)的方法生长了N极性面GaN/AlGaN异质结材料,使用X射线衍射仪(HR-XRD)、原子力显微镜(AFM)、Raman光谱仪和扫描电子显微镜(SEM)等对材料进行了表征。结果表明,N极性面GaN/AlGaN异质结材料的二维电子气面密度和迁移率分别为0.92×1013cm^(-2)和1035cm^2/(V·s)。制备了N极性GaN/AlGaN异质结场效应晶体管(HFET)。测试结果表明,1μm栅长的n极性面GaN/AlGa NHFET器件峰值跨导为88.9mS/mm,峰值电流为128mA/mm。     

掺杂型异质结有机电致发光二极管及其稳定性

研制了高效率、高稳定性的聚合物／有机物异质结掺杂型电致发光二极管（LED）,它以新型聚合物三苯基二胺衍生物（PTPD）为空穴传输材料,高效荧光材料红荧稀（Rubrene）为掺杂剂,异质结基本结构为PTPD／Alq3。双层掺杂时,器件电致发光（EL）的量子效率为1．47％,大约是未掺杂异质结器件0．74％的2倍;与未掺杂器件和常用的TPD／Alq3二极管相比,掺杂器件的稳定性有了显著的提高。讨论了异质结掺杂型LED稳定性改善机理。     

MgO界面层对n-ZnO纳米棒/p-GaN异质结LED光电性能的影响

为了较好地实现n-ZnO的电致发光(EL),利用水热法在p-GaN外延片上制备了ZnO纳米棒阵列,构造了n-ZnO纳米棒/p-GaN异质结LED原型器件,并研究了MgO界面层对器件光电性能的影响。结果表明,n-ZnO纳米棒/p-GaN异质结器件具有明显的二极管整流效应。室温、正向偏压下,n-ZnO纳米棒/p-GaN异质结LED仅在430nm附近具有单一的发光峰,而n-ZnO纳米棒/MgO/p-GaN异质结LED的电致发光光谱由一个从近紫外到蓝绿光区的宽发光带组成。结合光致发光(PL)谱和Anderson能带模型,深入分析了n-ZnO纳米棒/p-GaN异质结的载流子复合机制。     

ZnO/p-Si异质结的I-V及C-V特性研究

通过磁控溅射Al掺杂的ZnO陶瓷靶,在p-Si片上沉积n型电导的ZnO薄膜而制备了ZnO/p-Si异质结,并通过测试其光照下的I-V、C-V特性对其光电特性以及载流子输运特性与导电机理进行了研究。研究表明ZnO/p-Si异质结存在良好的整流特性与光电响应,可以广泛应用在光电探测和太阳电池等领域。由于在ZnO/p-Si异质结界面处的导带补偿与价带补偿相差太大的缘故,在正向电压超过1V时,导电机理为空间电荷限制电流导电。同时,研究表明ZnO/p-Si异质结界面存在大量界面态,可以通过减小界面态进一步提高其光电特性。     

射频磁控溅射法制备AZO/p-Si异质结及其性能研究

利用射频磁控溅射法,在p-Si衬底上生长了Al掺杂的ZnO(AZO)薄膜,并进而制备了AZO/p-Si异质结。X射线衍射仪、紫外-可见光分光光度计、四探针测试仪和霍尔效应测试仪测量表明,AZO薄膜具有良好的结晶质量、光学和电学特性。暗态下的I-V测试表明,AZO/p-Si异质结具有较好的整流特性,反向饱和电流为1.29×10-6A,±2V处的正向和反向电流之比为229.41,计算得出异质结的理想因子为2.28。在标准光照下AZO/p-Si异质结呈现出明显的光生伏特效应,这种异质结太阳电池具有2.51%的光电转换效率。     

短波长谐振腔发光二极管外延及性能研究

利用金属有机化学气相沉积（MOCVD）方法生长650 nm谐振腔半导体发光二极管（RCLED）,利用光致发光（PL）谱和电致发光（EL）谱研究了其发光特性.由于上、下布拉格反射镜的影响,导致其PL强度只有普通LED的1/20;EL谱纯度有了很大提高,半峰宽（FWHM）由普通LED的20 nm降到4 nm以下.最好的器件测试结果表明,可以在60 mA、2.71 V下,实现1.45 mW以上发射功率,最窄FWHM在3 nm.     

MgZnO/ZnO p-n异质结的制备与特性

通过金属有机化学气相沉积(MOCVD)法在GaAs衬底上制备出了MgZnO/Zn0的p-n异质结,并研究了其I-V特性:开启电压约为3.6V,结特性良好.比较了n型ZnO层与P型MgxZn1-xO层的电阻率、迁移率和载流子浓度.ZnO层的电阻率很小,载流子浓度很大;而Mgxzn1-xO层的电阻率却大幅度的增加,载流子浓度较ZnO层小了一个数量级.通过对其n型与P型层的光致发光(PL)谱的测试发现,ZnO层与Mgxzn1-xO层分别在382和370nm处存在着由自由激子复合而导致的紫外发光峰,为近带边发光.MgxZn1-xO的紫外峰明显弱于ZnO样品的,这是由于MgZnO合金中易形成分相所造成的,所以现阶段其晶体质量还不能与ZnO的相比.另外,两样品在480nm附近都存在着比较弱的深能级发光峰,这是晶体的本征缺陷或其他杂质的引入造成的,并对样品进行了X射线衍射(XRD)谱与电致发光(EL)谱等测试与分析.     

MgZnO/ZnO p-n异质结的制备与特性

通过金属有机化学气相沉积(MOCVD)法在GaAs衬底上制备出了MgZnO/Zn0的p-n异质结,并研究了其I-V特性:开启电压约为3.6V,结特性良好.比较了n型ZnO层与P型MgxZn1-xO层的电阻率、迁移率和载流子浓度.ZnO层的电阻率很小,载流子浓度很大;而Mgxzn1-xO层的电阻率却大幅度的增加,载流子浓度较ZnO层小了一个数量级.通过对其n型与P型层的光致发光(PL)谱的测试发现,ZnO层与Mgxzn1-xO层分别在382和370nm处存在着由自由激子复合而导致的紫外发光峰,为近带边发光.MgxZn1-xO的紫外峰明显弱于ZnO样品的,这是由于MgZnO合金中易形成分相所造成的,所以现阶段其晶体质量还不能与ZnO的相比.另外,两样品在480nm附近都存在着比较弱的深能级发光峰,这是晶体的本征缺陷或其他杂质的引入造成的,并对样品进行了X射线衍射(XRD)谱与电致发光(EL)谱等测试与分析.     

n-ZnO/p-GaN异质结紫外探测器及其光电性能研究

利用脉冲激光沉积(PLD)方法在p-GaN衬底上沉积了n-ZnO薄膜,构造了n-ZnO/p-GaN异质结型紫外(UV)光-电探测器原型器件,在(UV)光照条件下测试了器件的光电性能。扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)测试结果表明,ZnO薄膜具有很好的结晶质量;I-V曲线显示,器件在黑暗和光照环境下都表现出明显的整流行为;光谱响应曲线表明,器件响应度峰值出现在364nm附近,当反向电压为-5V时光电流达到饱和,此时响应度峰值达到1.19A/W。不同反向工作电压下的光谱探测率曲线表明,器件对364nm附近的UV光有较强的选择性,在-2V偏压下具有最佳的探测率,其探测率峰值达到8.9×1010 cm·Hz1/2/W。     

n-ZnO/p-Si紫外至近红外增强型广谱光探测器

采用直流反应溅射法,在一定的溅射功率和衬底温度等条件下控制气体组分,优选Ar:O2＝8:1成功研制出高响应度n-ZnO/p-Si紫外至近红外增强型广谱光探测器.实验关键是利用缺O法在n-ZnO薄膜内有效引入O缺位Vo,而Vo可增强紫蓝波段的光响应.测试结果显示,ZnO薄膜的光致发光(PL)谱除在388 nm处存在紫外带边发射主峰外,还在416 nm处出现由O缺位导致的发射峰;X射线衍射(XRD)谱表明,薄膜中的晶体为高c轴取向的纤锌矿结构;n-ZnO/p-Si光探测器在光照时I-V特性显示,光电流随反向偏压的增加迅速上升;在5 V的反向偏压下,紫外区(310～388 nm)的光响应高达0.75～1.38 A/W,紫蓝光区(400～430 nm)的光响应大大增强,400～800 nm波段的光谱响应稳定在0.90 A/W.     

ITO/PTCDA/p-Si薄膜器件的表面和界面特性研究

界面态对于薄膜器件的性能具有非常重要的影响。有米用真空蒸发和溅射沉积的方法制备了ITO／PTCDA／p—Si薄膜器件,并采用X射线光电子能谱（xPs）和Ar^＋溅射技术对其表面和界面电子态进行了研究。结果表明,在ITO／PTCDA／pSi薄膜器件的界面,不仅ITO与PTCDA薄膜之间存在扩散,PTCDA与Si衬底材料之间也存在扩散现象。此外,每种原子的XPS谱表现出一定的化学位移,并以Cls和Ols谱的化学位移最为显著。     

TiO2/n-Si/p-Si及n-PS/p-PS/Si的光伏特性

在抛光的p型单晶硅上通过扩散工艺制备pn结,采用此种硅片利用阳极腐蚀法制备多孔硅(PS).用磁控溅射镀膜机在有pn结的单晶硅表面镀上一层TiO2纳米结构薄膜,并用表面光电压谱(SPS)研究了n-PS/p-PS/Si和TiO2/n-Si/p-Si的表面光伏特性.结果表明TiO2/n-Si/p-Si和n-PS/p-PS/Si的光伏效应比n-Si/p-Si在不同程度上有所提高.在300～600 ℃热处理温度范围内TiO2/n-Si/p-Si的光伏效应随温度的升高而增强,600～800 ℃范围内随温度的升高而降低.     

Study and Fabrication of a Au/n-ZnO/p-Si Structure UV-Enhanced Phototransistor

研究和制作了一种新型Au/n-ZnO/p-Si结构的肖特基发射极、异质结集电极紫外增强双极型光电三极管.分析了器件原理,测试了I-V特性、C-V特性以及器件的光谱响应,从200到400nm的紫外光响应灵敏度得到明显增强而对大于400nm的可见光的响应特性得到保留.实验显示Au/n-ZnO/p-Si结构的紫外增强型的光电三极管对紫外光的响应明显增强,对371nm波长的紫外光的灵敏度是普通n-ZnO/p-Si异质结紫外光电二极管道的5～10倍.     

Au/n-znO/p-Si结构的紫外增强型光电三极管的研制

研究和制作了一种新型Au/n-ZnO/p-Si结构的肖特基发射极、异质结集电极紫外增强双极型光电三极管.分析了器件原理,测试了I-V特性、C-V特性以及器件的光谱响应,从200到400nm的紫外光响应灵敏度得到明显增强而对大于400nm的可见光的响应特性得到保留.实验显示Au/n-ZnO/p-Si结构的紫外增强型的光电三极管对紫外光的响应明显增强,对371nm波长的紫外光的灵敏度是普通n-ZnO/p-Si异质结紫外光电二极管道的5～10倍.     

Electrical properties of anisotype n-CdO/p-Si heterojunctions

An n-CdO/p-Si heterojunction is fabricated by the deposition of a thin cadmium-oxide film with n-type conductivity onto a polished polycrystalline p-Si wafer by the spray-pyrolysis technique. The I-V characteristics of the heterostructure are measured at different temperatures. It is established that the current through the investigated heterostructure at the forward bias 3kT/e < V < 0.5 V is formed by tunneling-recombination processes with the participation of surface states at the CdO/Si interface and at V > 0.5 V, by tunneling through the space-charge region. The dominant mechanisms of current transport at reverse bias are the Frenkel-Pull emission and tunneling with the participation of energy levels formed by surface states.     

Au/BIT/PZT/BIT/p-Si(100)存储器

利用准分子激光原位淀积方法制备了BIT／PZT／BIT，PZT／BIT和BIT层状铁电薄膜，获得了电流密度－电压（I－V）回线和极化强度P－V电滞回线。在这三种结构中，Au/BIT/PZT/BIT/p-Si(100）结构的界面电位降、内建电压及频率效应是最小的。在电压转变电VT、饱和极化强度Ps及矫顽场Vc之间有三种关系，他们与I－V回线及P－V回线的关系相匹配，这种匹配关系使得以I－V回线操作的存储器将能够非挥发和非破坏读出及具有保持力。     

Ultra-violet photo-response characteristics of p-Si/i-SiO2/n-ZnO heterojunctions based on hydrothermal ZnO nanorods

Hydrothermal zinc oxide (ZnO) nanorod (NR)-based p-Si/n-ZnO and p-Si/i-SiO₂/n-ZnO heterojunctions were fabricated, and the effects of interfacial native SiO₂ (~4 nm) on the I-V characteristics of heterojunctions under dark and ultra-violet illumination conditions were investigated. First, the structural and optical properties of ZnO seed crystals grown by sol-gel method and hydrothermal ZnO NRs on two different substrates of p-Si and p-Si/i-SiO₂ were examined, and more improved optical and crystalline quality was obtained as revealed by photoluminescence and X-ray diffraction. The p-i-n heterojunctions showed ~3 times greater forward-bias currents and enhanced rectifying property than those of p-n junctions, which is attributed to the role of native SiO₂ in carrier confinement by promoting the electron-hole recombination current through the deep level states of ZnO crystal. The measured ratios of photocurrent to dark current of the p-i-n structure were also greater under reverse bias (92–260) and forward bias (2.3–7.1) conditions than those (28–225 for reverse bias, 1.6–6.8 for forward bias) of p-n structure, and the improved photosensitivity of the p-i-n structure under reverse bias is due to lower density of recombination centers in the ZnO NR crystals. Fabricated ZnO NR heterojunction showed repeatable and fast photo-response transients under forward bias condition of which response and recovery times were 7.2 and 3.5 s for p-i-n and 4.3 and 1.7 s for p-n structures, respectively.