非均匀掺杂P-型GaAs红外等离子体反射光谱的计算

本文用电子计算机解光导纳微分方程组研究了P-型GaAs非均匀掺杂层中自由载流子的表面浓度、浓度分布、厚度和衬底浓度对红外等离子体反射光谱的影响,并讨论其应用方法和适用范围.     

椭偏仪的研究进展

主要介绍了椭偏仪的测量原理,比较了不同结构的椭偏仪,并根据具体应用需求介绍了椭偏光谱仪、红外椭偏光谱仪、成像椭偏仪和广义椭偏仪,分析了椭偏仪的数据处理过程,最后展望了椭偏仪的发展趋势.     

单层ITO薄膜在ENZ波段增强非线性光学效应的研究

在玻璃基底上镀35 nm厚的ITO薄膜,通过椭偏仪测量ITO薄膜的线性介电常数.由于ITO具有高掺杂浓度,因此其介电常数可以用Drude模型来进行量化计算,得到其介电常数近零(ENZ)波长约为λ=1 100 nm.借助双温模型计算电子温度和晶格温度随时间的变化,根据电子温度的升高计算等离子体频率的变化,将其带入Drude模型中,可以得到一个新的介电常数,最后可以通过计算折射率的变化,从而求出非线性折射率n2.计算结果表明,在ENZ波长入射时,可以得到最大非线性折射率n2=4.66×10-15 m2/W.因此,实验中选取的材料可在低功率光照下得到显著的折射率变化,可望应用于全光存储、全光开关等纳米光子器件的设计.     

MBE生长的HgCdTe材料B离子注入特性研究

用剥层霍耳测量分析了ＭＢＥ生长ＨｇＣｄＴｅ薄膜的Ｂ离子注入的电学特性,测量了薄膜材料的载流子浓度和迁移率分布．当剥层腐蚀到结区,结区增透引起红外透射光谱的峰值提高．     

掺杂浓度和无序对柔性有机发光二极管载流子迁移率的影响

基于电荷分布的泊松方程和载流子输运方程,考虑最低能量非占据态和最高能量占据态的载流子态密度服从双高斯分布的模型,自洽地研究了掺杂浓度和无序对Alq3柔性有机发光二极管载流子迁移率的影响.发现掺杂浓度低于1×1020cm-3时,掺杂浓度对迁移率影响很小,迁移率几乎保持不变;当掺杂浓度大于1×1020cm-3时,载流子迁移...     

半导体红外反射率的调制

重掺杂半导体的以射率在最小反射率附近随入射波长的改变有较大的变化，而半导体材料的最小反射率波长λｍｉｎ决定于自由载流子浓度，故掺杂引起的热平衡载流子浓度的变化和光注入、ｐ－ｎ结注入引起的过剩载流子浓度的变化都会导致半导体红外反射率谱的改变，这种变化在最小反射率波长附近非常大。当过剩载流子浓度达到热平衡载流子浓度的０．２倍时，半导体对波长为λｍｉｎ的红外光的反射率从３％变化到４５％，利用这种变化可以     

基于肖特基电流输运模型和扫描分布电阻显微术的窄量子阱载流子浓度表征

目前对于纳米尺度半导体材料的局域电导与对应载流子浓度关系的描述主要以参数拟合为主。其关系模型主要依赖人工拟合参数, 例如理想因子。所以无法从测得局域电导分布来推出载流子浓度分布。为此, 提出了一种获取量子阱中载流子浓度的模型。通过小于10nm分辨的截面扫描分布电阻显微术, 测得了GaAs/AlGaAs量子阱 (110) 截面的局域电导分布。基于实验设置, 提出了只含有掺杂浓度参量的实验描述模型。通过模型, 由测得的量子阱 (掺杂浓度从1016/cm3到1018/cm3) 局域电导分布, 推导出了其载流子分布。相对误差在30%之内。     

氮化镓薄膜中LO声子—等离子体激元耦合模拉曼光谱研究

对生长在蓝宝石衬底上不同Si掺杂浓度的一系列GaN外延膜进行了拉曼散射光谱测量，观察到清晰的LO声子－等离子体激元耕合模的高频支（LPP＋）和低频支（LPP－）及其随掺杂浓度的增加往高频方向的移动，通过进行理论计算和拟合，得到GaN中的等离子体激元的频率及阻尼常数，并由此计算得到GaN中的载流子浓度和迁移率，与红外反射谱测量得到的数据进行了比较，结果表明，2种光谱方法得到的载流子浓度均与霍耳测量相一致。但迁移率比霍耳迁移率要低，接近杂质散射机制下的漂移迁移率。     

不同氧含量YBaCuO超导体远红外反射光谱研究

对YBa_2Cu_3O_(7-δ)块材料进行了空气淬火实验和红外反射光谱测量。利用Drude模型及Lorentz声子研究反射光谱,得到载流子浓度与淬火温度关系。利用声子的异常敏感性讨论了反射光谱中声子强度的变化。     

Te掺杂的GaSb材料载流子特性研究

非故意掺杂的GaSb材料呈现p型导电,限制了GaSb材料在InAs/GaSb超晶格红外探测器等领域的应用。探究N型GaSb薄膜电学特性对估算超晶格载流子浓度以及制备超晶格衬底、缓冲层、电极接触层等提供了一定的理论依据。Te掺杂能够以抑制GaSb本征缺陷的方式实现N型GaSb薄膜的制备,利用分子束外延(Molecular Beam Epitaxy,MBE)技术,设置GaTe源温分别为420℃、450℃、480℃,分别在GaSb衬底与GaAs衬底上生长不同GaTe源温度下掺杂的GaSb薄膜,通过霍尔测试探究GaSb薄膜的电学特性。在77 K的霍尔测试中,发现在GaAs衬底上生长的GaSb薄膜均显示为N型半导体,载流子浓度随源温升高而增加。与非故意掺杂的GaSb相比,源温为420℃、450℃时由于载流子浓度增加而导致的杂质散射,迁移率大幅提高,且随温度升高而增加,但在480℃时,由于缺陷密度减小,迁移率大大减小。在GaSb衬底上生长7000  Be掺杂的GaSb缓冲层,再生长5000  Te掺杂的GaSb薄膜。结果发现,由于P型缓冲层的存在,当源温为420℃时,薄膜显示为P型半导体,空穴载流子的存在导致薄膜整体载流子浓度增加,且空穴和电子的补偿作用使迁移率大幅降低。源温为450℃、480℃时,薄膜仍为N型半导体,载流子浓度随温度增加,且为GaAs衬底上生长的GaSb薄膜载流子浓度的2～3倍;迁移率在450℃时最高,480℃时减小。设置GaTe源温为450℃时GaSb薄膜的载流子浓度较高且迁移率较高,参与超晶格材料的制备能够使整个材料的效果最佳。     

基于肖特基电流输运模型和扫描分布电阻显微术的窄量子阱载流子浓度表征（英文）

目前对于纳米尺度半导体材料的局域电导与对应载流子浓度关系的描述主要以参数拟合为主。其关系模型主要依赖人工拟合参数,例如理想因子。所以无法从测得局域电导分布来推出载流子浓度分布。为此,提出了一种获取量子阱中载流子浓度的模型。通过小于10nm分辨的截面扫描分布电阻显微术,测得了GaAs/AlGaAs量子阱(110)截面的局域电导分布。基于实验设置,提出了只含有掺杂浓度参量的实验描述模型。通过模型,由测得的量子阱(掺杂浓度从10~(16)/cm~3到10~(18)/cm~3)局域电导分布,推导出了其载流子分布。相对误差在30%之内。     

使用太赫兹快速探测器测量硅少数载流子寿命

利用脉冲触发信号在半导体中产生非平衡态载流子的方式,提出一种使用太赫兹连续源和超快速响应探头测量半导体少数载流子寿命的方法,用于表征半导体的瞬态载流子动力学过程。根据上述设计原理及思路,以泵浦光作为周期性激励信号,搭建出一套工作时间窗口为纳秒到秒量级,时间精度在纳秒量级的非接触式半导体少数载流子寿命测量系统,具有装置简单、操作方便、成本低廉等优点。使用搭建的系统对不同掺杂类型、不同掺杂浓度、不同厚度单晶硅的非平衡态少数载流子寿命进行测量。最后,通过改变泵浦光单脉冲能量,对单晶硅光生载流子寿命进行测量,结果表明单晶硅少数载流子寿命随着泵光能量的增大而变长。该系统所实现的宽工作窗口、高时间精度太赫兹快速过程的探测,可应用于太赫兹领域的快速成像和快速生物响应探测。     

磁性半导体的理论研究

在磁性半导体的理论研究工作中，在氧化铟In2O3中掺杂过渡金属元素的研究最为广泛。理论上Fe掺杂In2O3磁性半导体后，具有室温铁磁性。在氧化铟中进行掺杂或引入氧空位可以提高载流子浓度，并且载流子浓度可以通过改变掺杂浓度或者样品制备时氧气压的大小来加以控制。     

红外透射光谱测量重掺杂化合物半导体裁流子浓度方法的研究

文报道了用红外透射光谱测量重掺杂化合物半导体n-GaAs和n-InP 载流子浓度的研究结果.给出了载流于浓度N和透射光谱截止波长λ_c的关系曲线,对应的经验公式为:对于 n-GaAs,N=1.09 × 10~(21)λ_c~(3.0623);n-InP,N=3.58 × 10~(20)λ_c~(-2.6689).本方法载流子浓度测量范围为 1.0×10~(17)≤N≤2.0 ×10~(19)cm~(-3),测量误差 ±10～15％.文中对测量条件进行了讨论,并给出了GaAs:Si样品载流子浓度径向分布的测量结果.     

红外发射率调制技术研究

物体红外发射率的调制具有广泛的应用前景.从理论上研究了红外发射率的调制机理,给出了三种调制发射率的技术途径:机械式、半导体载流子调制和电化学式.机械式发射率调制技术是利用不同发射率的材料组合来进行调制,通过调整不同材料在表面所占比例来调整发射率.半导体材料可通过调制PN结中的自由电子浓度实现红外发射率的调节.电化学式调制可通过多层薄膜实现.通过电场控制器件中变发射率薄膜层的离子和电子浓度,实现器件红外发射率的调制.     

掺杂浓度和无序对柔性有机发光二极管载流子迁移率的影响

基于电荷分布的泊松方程和载流子输运方程,考虑最低能量非占据态和最高能量占据态的载流子态密度服从双高斯分布的模型,自洽地研究了掺杂浓度和无序对Alq3柔性有机发光二极管载流子迁移率的影响.发现掺杂浓度低于1×1020cm-3时,掺杂浓度对迁移率影响很小,迁移率几乎保持不变;当掺杂浓度大于1×1020cm-3时,载流子迁移率非线性增加,与实验结果很好一致.考虑不同无序度时,发现无序度的增加,相应的迁移率下降;低掺杂浓度下迁移率与无序度的大小关系不大,当掺杂浓度较高的时,无序度较小的材料迁移率增加较快.最终给出了柔性发光二极管器件的发光功率密度与电压关系,表明载流子浓度和无序相关的迁移率结果对制备高性能的柔性有机发光二极管具有指导意义.     

碲镉汞的离子注入

在3～5和8～12μm 波段,碲镉汞(MCT)已成为红外探测和热成象的最重要的半导体材料。目前,高质量光电二极管可利用包含离子注入形成 n-p 结的工艺来制作。但是,掺杂机理还说不清楚,因为这种化合物半导体的电学性质,不仅由杂质决定,而且还由“缺陷”及与化学配比的偏离所决定。离子注入 MCT 的主要特征是:在注入的材料中,退火前观察到的是 n~+电学掺杂。“缺陷”似乎是产生这个现象的原因,因为形成这一 n~+层不需要任何进一步退火,同时也不怎么依赖注入条件及注入离子的性质。本文描述了离子注入 MCT 的一般性质。我们将给出观测缺陷所引起的载流子浓度饱和、结迁移和退火材料性质等许多问题。这些问题的回答有助于了解离子注入 MCT 的掺杂机理。看来经过注入杂质,接着进行退火的掺杂也是一个更为复杂的问题,因为它主要与缺陷的退火和化学配比的控制有关。p 型掺杂杂质和 n 型掺杂缺陷之间的竞争,提出了通过离子注入形成 p 型层的可能性问题。     

深亚微米非均匀掺杂MOSFET的衬偏效应及开启电压模型

本文根据MOS器件沟道区离子注入引起的衬底杂质非均匀分布情况，提出了一个简单的衬底杂质分布的近似．并以此导出了非均匀掺杂下开启电压的衬偏效应模型．模型中采用了一个双曲函数解决了在不同掺杂区域的边界处，电流（或开启电压）对衬偏VBS的导数的不连续问题，并可通过调整参数δ计及实际器件中衬底掺杂的缓变过程．本文还给出一个与村偏相关的短沟道效应公式，准确地反应了深亚微米器件衬偏效应减小的现象．模型计算的结果与数值模拟的结果十分一致．     

磷掺杂比例对a-Si∶H薄膜太阳电池窗口层光电性能的影响

采用RF-PECVD法制备了磷掺杂氢化非晶硅(a-Si∶H)薄膜作为太阳电池窗口层.通过椭偏仪、Keithley 4200对所制备样品进行分析测试,研究了不同掺杂比例对非晶硅薄膜沉积速率、消光系数、折射率、光学带隙及电导率等的影响.实验表明:薄膜沉积速率随掺杂浓度升高先减小再增大;薄膜消光系数、折射率及禁带宽度随掺杂浓度升高呈现先减小后增大再减小的现象;电导率则先增大后减小再增大.     

GaN外延膜的红外椭偏光谱研究

利用红外椭偏光谱法（IRSE）对生长在蓝宝石衬底上的非故意掺杂的GaN外延膜进行了研究。通过对椭偏光谱的理论计算，拟合了本征GaN中的声子振动参量和等离子振荡的频率及阻尼常量，并由此得到了各向异性的折射率和消光系数的色散曲线以及载流子浓度和迁移率。将得到的电学参数同霍耳测量结果进行了比较。