半导体技术

TN3 2005010363静压下2 ns:Te中Te等电子馅阱的发光/方再利,苏付海,马宝珊,丁现,韩和相,李国华,苏萌强,葛惟馄(中国科学院半导体所))I红外与毫米波学报.一2 004,23(1)一38一42研究了4块znS:Te薄膜样品(Te组分从0.5%到3.1均的光致发光谱在常压下的温度特性.对于Te组分较小的2块样品观察到2个发光峰,分别来自Tel和TeZ等电子陷阱;而对Te组分较大的2块样品则只观察到1个来自TeZ等电子陷阱的发光.作者还研究了这些发光峰在低温1 SK下的流体静压压力行为.观察到与Tel有关的发光峰压力系数比ZnS带边的要大很多,而与TeZ有关的发光峰压力系…     

ZnS1-xTex混晶的压力光谱

研究了ZnS1-xTex(0.02≤x≤0.3)混晶的静压光致发光谱.每块样品都观察到一个峰值比相应混晶带隙低很多的发光峰,来源于束缚在Ten(n≥2)等电子陷阱上的激子复合发光,且随压力(0～7.0GPa)而蓝移.发光峰的压力系数比相应混晶带边的都要小,随着Te组分的增加而减小,与混晶带隙压力系数的差别也越来越大.由于压力下与发光峰对应的吸收能量逐渐接近并超过激发光的能量,与发光峰有关的吸收效率降低,发光峰积分强度随着压力增加而减小.据此估算了Ten等电子中心的Stokes位移.发现Stokes位移随着Te组分的增加而减小.     

ZnSeTe／ZnSe量子阱中Te等电子陷阱的静压光子发光谱研究

测量了ZnSe0.92Te0.08/ZnSe超晶格量子阱材料在77K时0-7.8GPa静压下的光致发光谱。观察到ZnSe0.92Te0.08阱层中Te等电子陷阱上的束缚洋鬼子发光，发现它的压力系数比ZnSe带边发光的压力系数小的约50%，表明Te等电子陷阱对激子的束缚势是相当局域的。还观察到了激子在ZnSe0.92Te0.08阱层中的Te等电子陷阱能级与相邻（CdSe)1/(ZnSe)3短周期超晶格之间的转移现象。     

ZnS_(1-x)Te_x混晶的压力光谱

研究了 Zn S1 - x Tex(0 .0 2≤ x≤ 0 .3)混晶的静压光致发光谱 .每块样品都观察到一个峰值比相应混晶带隙低很多的发光峰 ,来源于束缚在 Ten(n≥ 2 )等电子陷阱上的激子复合发光 ,且随压力 (0～ 7.0 GPa)而蓝移 .发光峰的压力系数比相应混晶带边的都要小 ,随着 Te组分的增加而减小 ,与混晶带隙压力系数的差别也越来越大 .由于压力下与发光峰对应的吸收能量逐渐接近并超过激发光的能量 ,与发光峰有关的吸收效率降低 ,发光峰积分强度随着压力增加而减小 .据此估算了 Ten 等电子中心的 Stokes位移 .发现 Stokes位移随着 Te组分的增加而减小     

半导体低维结构的压力光谱研究

研究了一些半导体低维结构的压力光谱．测得平均直径为26、52和62nm的In0.55Al0.45As／Al0.5Ga0.5As量子点发光峰的压力系数分别为82、94和98meV／GPa．表明这些发光峰具有Г谷的特性,这些量子点为Ⅰ型量子点．而平均直径为7nm的量子点发光峰的压力系数为-17meV／GPa,具有X谷的特性．所以这种小量子点为Ⅱ型量子点．测得ZnS：Mn纳米粒子中Mn发光峰的压力系数为-34．6meV／GPa,与晶体场理论的预计一致．而DA对发光峰基本不随压力变化,表明它应该与ZnS基体中的表面缺陷有关．测得ZnS：Cu纳米粒子中Cu的发光峰的压力系数为63．2meV／GPa,与ZnS体材料的带隙压力系数相同．表明Cu引入的受主能级具有浅受主的某些特点．测得ZnS：Eu纳米粒子中Eu发光峰的压力系数为24．1meV／GPa,与晶体场理论的预计不同．可能和Eu的激发态与ZnS导带间的相互作用有关．     

GaNAs/GaAs量子阱的静压光致发光研究

在 1 5 K和 0～ 9GPa静压范围下测量了 Ga N0 .0 1 5As0 .985/ Ga As量子阱的光致发光谱。观察到了 Ga NAs阱和 Ga As垒的发光 ,发现 Ga NAs阱发光峰随压力的变化比 Ga As垒发光峰要小很多。当压力超过 2 .5 GPa后还观察到了与 Ga As中的 N等电子陷阱有关的一组新发光峰。用二能级模型及测得的 Ga As带边和 N等电子能级的压力行为计算了 Ga NAs发光峰随压力的变化 ,但计算结果与实验结果相差甚大 ,表明二能级模型并不完全适用。对观察到的 Ga NAs发光峰的强度和半宽随压力的变化也进行了简短讨论。     

Hg1—xCdxTe材料中的Te离子空位共振能级

利用拉曼显微镜在室温下对金属有机化合物气相外延（MOVPE）和液相外延（LPE）方法生长的Hg1-xCdxTe薄膜材料以及用加速坩埚旋转布里奇曼（ACRT－Bridgman)和Te溶剂方法生长的Hg1-xCdxTe体材料进行了系统研究，在上述4种方法生长的材料的显微拉曼光谱中，均发现在导带底上方且远高于材料导带底对应能级的显微荧光发光峰，通过详细比较可以判定，高于导带底约1．5eV的显微荧光起源于Hg1-xCdxTe材料中的Te离子空位与材料导带底的共振能级发光，从而确定在碲镉汞材料中存在一个稳定的Te离子空位共振能级。     

基于热释光谱的ZnS:Cu,Pb,Mn材料陷阱深度研究

利用热释光计量仪测得ZnS:Cu,Pb,Mn样品的热释光谱,以Gauss函数拟合的方式,对样品的热释光谱进行分析.并依据热释光动力学原理和Chen的峰形法,分别计算出各分峰谱线的陷阱深度E和频率因子s的具体数值.结果表明,ZnS:Cu,Pb,Mn材料中存在4个电子陷阱,E和s的值分别为:0.7969 eV、1.0745 eV、1.3999 eV、1.6593 eV;1.3800×1011 s-1、1.0385×1014 s-1、2.3186×1017 s-1、3.2718×1019 s-1.此计算结果与材料红外激励谱得到的结果基本一致,对进一步研究ZnS:Cu,Pb,Mn材料的发光机理及其微观过程提供了依据.     

不同阱宽的In_xGa_(1-X)As/GaAs应变量子阱的压力行为

在77K下测量了不同阱宽(30-160A)的In_xCa_(1-x)As/GaAs应变量子阱的静压下光致发光谱.静压范围为0-60kbar.发现导带第一子带到重空穴第一子带的激子发光峰的压力系数从 160A阱的 9.74meV/kbat增加到 30A 阱的 10.12meV/kbar.计算表明,阱变窄时电子波函数向压力系数较大的势垒层中的逐步扩展是压力系数随阱宽变小而增加的原因之一.在压力超过50kbar后观察到两个与间接跃迁有关的发光峰.     

半磁半导体Cd_(1-x)Mn_xTe压力光致发光研究

采用金刚石对顶砧压机,在77K和不同压力下测量了半磁半导体Cd_(1-x)Mn_xTe(x=0.25,0.40,0.60)的光致发光光谱.分别在x=0.25和x=0.40的Cd_(1-x)Mn_xTe和Cd_(0.4)Mn_(0.6)Te中观察到两种不同性质的复合发光。根据发光峰的能量位置及其随压力的变化可以判定在Cd_(0.75)Mn_(0.25)Te和Cd_(0.6)Mn_(0.4)Te中的发光峰对应于带间复合发光,而Cd_(0.4)Mn_(0.6)Te中的发光峰对应于Mn离子3d↓能级到杂化价带的复合发光.     

MnxCd1-xIn2Te4晶体生长及其性能研究

采用ACRT-B法生长了四元稀磁半导体化合物Mn0.1dCd0.9In2dTe4晶体。采用扫描电镜、X射线衍射仪、ISIS能谱仪、Leica定量金相分析仪以及傅里叶变换红外光谱仪研究了晶体中相的结构，形貌、成分及晶片的红外透射光谱。发现晶体生长初始端由于溶质再分配而引起成分偏离配料比，结果出现三种相：α相、β相和β1相，其中α相和β相是在晶体生长过程中形成的，随温度降低，从α相中又析出β1相，当晶体生长到稳定段，完全形成β相，Mn0.1Cd0.9In2Te4晶体从生长初始端到接近稳态区，β1相内规则排列状向不规则排列的近似圆片状发展。禁带宽度为1.2eV的Mn0.1Cd0.9In2Te4在10000～4000cm^-1的近红外波数范围内，其透过率最高达83%，在4000～5000cm^-1的中红外波数范围内透过率为59%～65%。     

静压下ZnS0.02Te0.98混晶的共振喇曼散射研究

在１５Ｋ和１～３ＧＰａ静压范围内研究了ＺｎＳ０．０２Ｔｅ０．９８混晶的共振喇曼散射，样品用ＭＢＥ方法生长在（００１）晶向的半绝缘ＧａＡｓ衬底上，利用静压调制带隙实现也４８８．０ｎｍ线的共振喇曼散射，观察到类ＺｎＴｅ和类ＺｎＳ两类ＬＯ声子模以及它们的倍频模和组合模－测得类ＺｎＴｅ的ＬＯ声子模的压力系数为４．５ｃｍ＾－１／ＧＰａ。     

Heavily p-type doped ZnSe using Te and N codoping

We have studied photoluminescence (PL) of ZnSe samples codoped with Te and N in δ-layers. We have concluded that Te clusters are involved in the PL. We also compared the PL data of samples with lower Te concentrations to those with higher Te concentrations; the results corroborate the Te-cluster conclusion.     

Optical and electrical properties of copper-incorporated ZnS films applicable as solar cell absorbers

Un-doped and Cu-doped ZnS (ZnS:Cu) thin films were synthesized by Successive Ion Layer Absorption and Reaction (SILAR) method. The UV-visible absorption studies have been used to calculate the band gap values of the fabricated ZnS:Cu thin films. It was observed that by increasing the concentration of Cu²⁺ ions, the Fermi level moves toward the edge of the valence band of ZnS. Photoluminescence spectra of un-doped and Cu-doped ZnS thin films was recorded under 355 nm. The emission spectrum of samples has a blue emission band at 436 nm. The peak positions of the luminescence showed a red shift as the Cu²⁺ ion concentration was increased, which indicates that the acceptor level (of Cu²⁺) is getting close to the valence band of ZnS.     

磁控溅射法制备Bi2Te3热电薄膜的研究

Bi2Te3薄膜是室温下热电性能最好的热电材料,利用磁控溅射在长有一薄层SiO2的n型硅样品上制备Bi/Te多层复合薄膜,经后续退火处理生成Bi2Te3。通过分析Bi2Te3薄膜的生长和退火工艺,探讨Bi/Te中Te的原子数分数对薄膜热电性能的影响。采用XRD和SEM对薄膜的结构、形貌和成分进行分析,并测量不同条件下的Seebeck系数。薄膜Seebeck系数均为负数,表明所制备样品是n型半导体薄膜,且最大值达到-76.81μV.K-1;电阻率ρ随Te的原子数分数增大而增大,其趋势先缓慢后迅速。Bi2Te3薄膜的热电性能良好,Te的原子数分数是60.52%时,功率因子最大,为1.765×10-4W.K-2.m-1。     

非晶态碲镉汞的暗电导率和吸收边(英文)

研究了非晶态碲镉汞(x=0.2)薄膜的暗电导率随温度变化关系,发现非晶态结构的碲镉汞材料具有明显的半导体特性,其室温禁带宽度在0.88～0.91eV之间,与通过光学方法获得的结果相符。在80～240K的温度区间非晶态碲镉汞(x=0.2)的暗电导率从1×10—8Ω—1.cm—1缓慢增大到5×10-8Ω—1.cm—1,温度大于240K时,其电导率剧烈增大到1×10—5Ω—1.cm—1,说明在240K附近非晶态碲镉汞材料的导电机制发生了变化,这对非晶态碲镉汞材料的应用研究具有重要意义。还研究了退火过程对非晶态碲镉汞薄膜电导率的影响,结果表明140℃退火后非晶态碲镉汞薄膜发生了部分晶化。     

The effect of oxygen on the ZnS electronic energy-band structure

Experimental data indicating that the band gap of Zn-O-S solid solutions decreases appreciably in accordance with the theory of noncrossing energy bands are reported for the first time. It is shown that this effect is mainly characteristic of ZnS with an excess of Zn. The concentration of dissolved oxygen [O_S] has been determined from data taken using precision X-ray structure analysis and chemical phase analysis. The decrease in the band gap determined from the cathodoluminescence spectra is equal to 75 meV for sphalerite ZnS (s) and 90 meV for wurtzite ZnS (w) per 1 mol % and depends virtually linearly on the oxygen concentration [O_S]. An increase in [O_S], in addition to an intensification and shift of the free-exciton (FE) band, is also conducive to the formation of SA oxygen-containing complexes in ZnS. These complexes are responsible for emission in the visible region of the spectrum and for the band I₁ of excitons bound to these complexes. The binding energy is equal to ～61 and ～104 meV for ZnS (s) and ZnS (w), respectively. The band I₁ shifts as [O_S] varies, similarly to the shift of the FE band. The obtained dependences define the position of the FE band in oxygen-free ZnS and make it possible to assess the oxygen concentration in the compound from the shift of the FE band.     

Specific features of luminescence spectra of ZnS:O and ZnS:Cu(O) crystals in the context of the band anticrossing theory

The anticrossing band theory, which specifies the change induced in the band structure by an isoelectronic impurity substantially distorting the lattice, is used to interpret the nature and specific features of the complex self-activated luminescence spectra of ZnS:O and ZnS:Cu(O). The light emission involving the self-activated luminescence centers SA and SAL, the spectral dependence of the emission components in relation to the content of dissolved oxygen, and the effects of the centers on the formation of bound excitons are considered. It is found that some absorption bands in the near-infrared spectral region are associated with the transitions between sublevels of the conduction band split in the presence of oxygen. On the basis of the experimental data, a heretofore unknown band model of ZnS:O is developed, and the Cu-induced modifications of the model are discussed. The effect of oxygen-containing agglomerates on the spectra is established. It is suggested that these agglomerates can be responsible for green emission from ZnS:Cu. The results complement the previously reported data of similar studies of ZnS:O and ZnS:Cu(O).     

不同尺寸ZnS：Mn纳米粒子的静压光致发光研究

测量了ZnS:Mn纳米粒子以及相应体材料在不同压力下的光致发光谱.随压力增大,来源于Mn2+离子的4T1 6A1 跃迁的桔黄色发光明显红移.体材料和 10, 4. 5, 3. 5, 3nm的ZnS:Mn纳米粒子中Mn2+发光的压力系数分别是-29. 4±0. 3和-30. 1±0. 3, -33. 3±0. 6, -34. 6±0. 8, -39±1meV/GPa,压力系数的绝对值随粒子尺寸减小而增大,该种尺寸关系由晶体场场强Dq和Racah参数B值的尺寸依赖性引起. 1nm样品的Mn2+发光的特殊压力行为是因为样品的粒子尺寸比较小,另外,分布在Y型沸石中的纳米粒子的表面状况也不同于其它样品.