硅衬底上铁电薄膜的自偏压异质结效应

本文运用半导体能带理论探讨了硅衬底上铁电薄膜的异质结效应的物理模型．对用sol－gel工艺制备的PZT／Si结构的极化特性、开关特性和I－V特性的实验研究证实了这种效应．     

SiGe HBT异质结势垒高度物理模型研究

基于SiGe HBT异质结势垒效应(HBE)产生的物理机制,综合考虑Ge引入集电区和大电流下电流感应基区中少子浓度对空穴浓度的影响,建立了异质结势垒高度解析模型。结果表明,将Ge引入集电区可有效地推迟HBE发生;同时,考虑少子浓度的影响,势垒高度具有明显的饱和趋势,峰值约为0.07 eV。     

磁场增强Nb∶SrTiO_3/ZnO异质结的整流特性

采用磁控溅射法外延生长(100)Nb∶SrTiO_3/(110)ZnO异质结。施加磁场前、后均观测到典型的整流特性,但施加磁场后的整流效应显著增强。通过高频和低频时的电容,得到施加磁场导致界面态密度从3.8×10~(12)eV~(-1) cm~(-2)增加到8.2×10~(12)eV~(-1)cm~(-2)。此外,在-1~1T范围内Nb∶SrTiO_3/ZnO异质结呈现出了抗磁背景下的强铁磁特性。因此磁场致整流效应增强可归结为界面态密度的增加。     

电阻栅结构负阻异质结双极晶体管

设计并研制成功了具有电阻栅结构的n-InGaP/p-GaAs/n-GaAs负阻异质结双极晶体管．研制出的器件I-V特性优于相关文献的报导；得到了恒定电压和恒定电流两种模式的负阻特性曲线；对两种模式负阻特性产生的物理机制进行了解释；最后对此器件的应用前景进行了预测．     

电阻栅结构负阻异质结双极晶体管

设计并研制成功了具有电阻栅结构的n-InGaP/p-GaAs/n-GaAs负阻异质结双极晶体管.研制出的器件I-V特性优于相关文献的报导;得到了恒定电压和恒定电流两种模式的负阻特性曲线;对两种模式负阻特性产生的物理机制进行了解释;最后对此器件的应用前景进行了预测.     

AlxGa1-xAs/GaAs异质结中电子迁移率的压力效应

对AlxGa1-xAs/GaAs半导体单异质结系统,引入有限高势垒与考虑导带弯曲的真实势,同时计入电子对异质结势垒的隧穿,利用变分法和记忆函数方法讨论在界面光学声子和体纵光学声子的散射下,异质结界面附近电子迁移率随温度的变化关系及其压力效应.结果显示:电子迁移率随温度、压力的增加而减小;且两种声子的散射作用均随压力增强,界面光学声子的变化幅度更大.因此,在讨论压力的情形下,界面光学声子的作用不容忽略.     

AlxGa1-xAs/GaAs异质结中电子迁移率的压力效应

对Al_xGa_1-xAs/GaAs半导体单异质结系统,引入有限高势垒与考虑导带弯曲的真实势，同时计入电子对异质结势垒的隧穿，利用变分法和记忆函数方法讨论在界面光学声子和体纵光学声子的散射下，异质结界面附近电子迁移率随温度的变化关系及其压力效应.结果显示：电子迁移率随温度、压力的增加而减小；且两种声子的散射作用均随压力增强，界面光学声子的变化幅度更大.因此，在讨论压力的情形下，界面光学声子的作用不容忽略.     

ZnO/p-Si异质结的光电转换特性

通过直流反应溅射制备了整流特性良好的ZnO/p-Si异质结,并在该异质结上观察到了明显的光电转换特性.研究表明ZnO薄膜中的电子浓度在一个合适的数值(1.6×1015cm-3)时光电流最强,另外晶粒尺寸越大光电流越强.分析表明,电子浓度和晶粒直径对光电流的影响规律在很大程度上是载流子散射导致的.此外,还发现ZnO薄膜存在一个临界厚度,当薄膜厚度大于该临界厚度时,异质结的光电压和光电流都急剧衰减并很快接近于0.实验表明,这个临界厚度和ZnO薄膜(001)面最大晶粒直径一致.     

ZnO/p-Si异质结的光电转换特性

通过直流反应溅射制备了整流特性良好的ZnO/p-Si异质结,并在该异质结上观察到了明显的光电转换特性.研究表明ZnO薄膜中的电子浓度在一个合适的数值(1.6×1015cm-3)时光电流最强,另外晶粒尺寸越大光电流越强.分析表明,电子浓度和晶粒直径对光电流的影响规律在很大程度上是载流子散射导致的.此外,还发现ZnO薄膜存在一个临界厚度,当薄膜厚度大于该临界厚度时,异质结的光电压和光电流都急剧衰减并很快接近于0.实验表明,这个临界厚度和ZnO薄膜(001)面最大晶粒直径一致.     

AlGaN/GaN异质结极化行为与二维电子气

AlGaN/GaN异质结及其相关器件因其优越的电学特性成为近几年的研究热点.2DEG作为其特征与材料本身的极化现象关系密切.本文主要从晶体微观结构角度介绍AlGaN/GaN异质结极化现象的产生、机理和方向性,着重讨论极化对异质结界面处诱生的二维电子气的影响.极化不仅可提高2DEG的浓度,而且还能使其迁移率得到提高.     

高效率n-nc-Si∶H/p-c-Si异质结太阳能电池

采用热丝化学气相沉积技术(HWCVD),系统地研究了纳米晶硅层(尤其是本征缓冲层)的晶化度以及晶体硅表面氢处理时间对nc-Si∶H/c-Si异质结太阳能电池性能的影响,通过C-V和C-F测试分析了不同氢处理时间和本征缓冲层氢稀释度对nc-Si∶H/c-Si界面缺陷态的影响,运用高分辨透射电镜观察了不同的本征缓冲层晶化度的nc-Si∶H/c-Si异质结太阳能电池的界面,优化工艺参数,在p型CZ晶体硅衬底上制备出转换效率为17.27%的n-nc-Si∶H/i-nc-Si∶H/p-c-Si异质结电池.     

3C-SiC/Si异质结二极管的高温特性

研究了低压化学气相淀积方法制备的n-3C-SiC/p-Si(100)异质结二极管(HJD)在300～480K高温下的电流密度-电压(J-V)特性.室温下HJD的正反向整流比(通常定义为±1V外加偏压下)最高可达1.8×104,在480K时仍存在较小整流特性,整流比减小至3.1.在300K温度下反向击穿电压最高可达220V.电容-电压特性表明该SiC/Si异质结为突变结,内建电势Vbi为0.75V.采用了一个含多个参数的方程式对不同温度下异质结二极管的正向J-V实验曲线进行了很好的拟和与说明,并讨论了电流输运机制.该异质结构可用于制备高质量异质结器件,如宽带隙发射极SiC/Si HBT等.     

3C-SiC/Si异质结二极管的高温特性

研究了低压化学气相淀积方法制备的n- 3C- Si C/p- Si(10 0 )异质结二极管(HJD)在30 0～4 80 K高温下的电流密度-电压(J- V)特性.室温下HJD的正反向整流比(通常定义为±1V外加偏压下)最高可达1.8×10 4 ,在4 80 K时仍存在较小整流特性,整流比减小至3.1.在30 0 K温度下反向击穿电压最高可达2 2 0 V .电容-电压特性表明该Si C/Si异质结为突变结,内建电势Vbi为0 .75 V.采用了一个含多个参数的方程式对不同温度下异质结二极管的正向J-V实验曲线进行了很好的拟和与说明,并讨论了电流输运机制.该异质结构可用于制备高质量异质结器件,如宽带隙发射极Si C/Si HBT     

AlGaN/GaN/AlGaN双异质结材料生长及性质研究

基于能带理论设计并利用MOCVD技术在76.2 mm蓝宝石衬底上生长了不同GaN沟道层厚度的AlGaN/GaN/AlGaN双异质结材料.室温霍尔测试结果表明:双异质结材料的二维电子气面密度随沟道层厚度增加有所升高并趋于饱和;二维电子气迁移率则随沟道厚度增加明显升高.200 nm厚GaN沟道的双异质结材料方块电阻平均值3...     

GaAs—AlxGa1—xAs异质结中二维数电子的负磁阻效应

在ＧａＡｓ－ＡｌｘＧａ１－ｘＡｓ异质结中，我们观察到二维热电子的负磁阻效应，随着电场强度的增加，负磁阻效应增强，对我们的样品而言，△σ／σ（０）的幅度可达２０％以上，一个简单的理论分析表明：实验结果能够被弱磁场中的电子能量弛豫率的增加导致二维絷热电子的磁冷却所解释。     

磁控溅射AlN∶Mg/ZnO∶Al异质结二极管及其光电特性的研究

利用磁控溅射方法,在ITO玻璃基底上分别溅射镁掺杂的氮化铝(AlN∶Mg)薄膜、铝掺杂的氧化锌(ZnO∶Al或AZO)薄膜,成功制备AlN∶Mg/ZnO∶Al透明异质结二极管.实验结果表明:AlN∶Mg/ZnO∶Al异质结具有明显的Ⅰ-Ⅴ整流特性,正向开启电压1V左右,在氙灯光照下,二极管的反向电流在5V偏置时达到3m...     

晶体硅/氧化钨背异质结太阳电池的制备及性能研究

采用热蒸发法制备了n型晶体硅/氧化钨(WOx)异质结,并将其应用于背结太阳电池,研究了不同背电极对电池性能的影响及电池的变温性能.结果表明:相对于背铝电极,背银电极能够有效地提升电池的光电转换性能,最高光电转换效率达到了15.1％.结合Sun-Voc测试,证实通过降低电池串联电阻可使其光电转换效率提升至17.2％.电池...     

界面效应对半导体量子点异质结的电子能级扰动的分析

提出采用壳状结构和渐变有限深势阱模型的方法来分析界面效应对半导体量子点异质结的束缚态电子能级的扰动。模拟计算表明，对于处于强受限的量子点，界面效应明显。随着量子点的表面区域增大和量子点尺寸的减小，能级移动增加，在低能级时近似呈线性变化关系。     

高性能石墨烯/硅纳米线阵列异质结光探测器

设计了基于石墨烯/硅纳米线阵列异质结的高灵敏度自驱动光探测器。该探测器中的纳米线阵列为直径约为100 nm的周期性结构,表面纳米结构的光捕获效应可以有效地抑制入射光的反射,增加了有效光照面积,增强了异质结的吸收,从而提高了器件的光电检测性能。实验制备出的异质结在±3 V偏压下表现出明显的电流整流特性,整流比为6.93×10⁵。此外,由于纳米线阵列的光捕获效应增强了探测器在紫外到近红外的吸收,所以该探测器的探测范围可以从紫外到近红外光。在入射波长810 nm、光强为90μW/cm²的光照下,光探测器的光电流响应度可以达到0.56 A·W^-1,光电压响应度达1.24×10⁶ V·W^-1,探测率为1.18×10¹² Jones。更重要的是,该器件具有30/32μs的快速升/降响应速度。