C8 BTBT薄膜结晶形貌及OTFT器件性能研究

以p型共轭有机小分子2,7二辛基[1]苯并噻吩并[3,2‐b]苯并噻吩(C8‐BTBT)作为底栅顶接触有机薄膜晶体管(OTFT)的有源层,采用浸渍提拉法、喷墨打印法和真空蒸镀法三种制备工艺,探究半导体薄膜载流子迁移率与结晶形貌的关系,发现不同工艺下有机小分子呈现出不同的生长行为和结晶情况,在很大程度上决定了OTFT器件性能的优劣;此外,通过XRD分析研究了退火处理对C8‐BTBT结晶的影响。结果表明,真空蒸镀制备的薄膜具有更高的结晶度、衬底覆盖率高,并且呈现出SK(Stranski‐Krastanov)模式的结晶生长特征,相应器件中陷阱密度最低,迁移率高达5.44 cm^2·V^-1·s^-1,开关比超过106;且退火处理会严重破坏C8‐BTBT薄膜的结晶。因此,控制半导体层的生长行为,提升半导体层的覆盖率和结晶度是制备高性能共轭小分子OTFT器件的有效途径。     

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.     

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.     

InP/InGaAs异质结载流子输运特性的仿真

主要对InP/InGaAs异质结进行数值仿真。考虑到异质结界面存在导带不连续和价带不连续,在流体动力学模型的基础上,采用热电子发射模型和隧穿模型,对异质结的直流特性进行仿真。结果表明,热电子发射效应和隧穿效应对异质结界面载流子的输运有很大影响。仿真结果与实验结果基本一致。     

ZnO/SiC/Si异质结的光电转换特性

我们利用直流溅射制备了一系列的n-ZnO/n-SiC/p-Si和n-ZnO/p-Si异质结,通过研究他们的结构、I-V曲线、光生伏特效应和光响应谱。并且研究了他们的光电转换特性。发现n-ZnO/n-SiC/p-Si异质结的光电转换效率大约是n-ZnO/p-Si异质结的四倍。n-ZnO/n-SiC/p-Si异质结的光响应曲线也比n-ZnO/p-Si异质结强,表明n-ZnO/p-Si异质结加入3C-SiC中间层后光响应明显增强。在表面光电流谱中n-ZnO/n-SiC/p-Si异质结观察到两个拐点,而n-ZnO/p-Si异质结只观察到一个。通过以上研究可以看出3C-SiC在n-ZnO/n-SiC/p-Si异质结的光电转换中起了很大的作用.     

n-ZnO/p-Si异质结J-V特性的实验研究

本文首次报道n-ZnO/p-Si异质结J－V特性实验测量的初步结果－经退火处理的异质结反向饱和电流密度比未经退火的减少一个数量级,表明退火改善ZnO／Si晶格界面结构,提高了n-ZnO/p-Si异质结性能。     

磁控溅射NiO/ZnO透明异质结二极管及其光电特性研究

采用磁控溅射方法在ITO玻璃基板上沉积NiO,ZnO,AZO三层透明氧化物薄膜,成功制备了NiO/ZnO透明异质结二极管.实验结果表明,PN结展示出明显的I-V整流特性,正向开启电压1V;在氙灯光照条件下,二极管反向电流在5V偏置时,达到1.5 mA.二极管在可见光的平均透过率约为25%.     

ZnO/Si异质结中的晶界层行为研究

本文利用电容-电压,电流-电压和深能级瞬态谱研究了ZnO/Si异质结的晶界层行为和载流子的输运机制。当存在高密度界面态时,ZnO/Si异质结的载流子输运受到晶界层的控制。我们观察到了有趣的现象,不同测量温度下得到的ZnO/Si异质结正向lnI-V曲线发生交叉,另外得到ZnO/Si异质结的有效势垒高度随着测量温度的下降而下降,这与理想的异质结热发射模型是相矛盾的。本文的随后各节对上面提到的现象做出解释。     

ZnO基异质结紫外探测器光电特性研究

n-ZnO/p-Si异质结紫外探测器存在响应度低和响应范围广的问题，为了获得更好的紫外探测性能，设计了一种n-ZnO/p-SiC异质结紫外探测器。应用TCAD仿真软件模拟了n-ZnO/p-SiC异质结紫外探测器的光学和电学特性，模拟结果表明：n-ZnO/p-SiC异质结紫外探测器暗电流为10^-15 A,较n-ZnO/p-Si异质结紫外探测器降低了一个数量级；ZnO/p-SiC探测器响应度高达0.41 A/W,较n-ZnO/p-Si器件提高了156%,且n-ZnO/p-SiC紫外探测器仅对紫外光有响应，有效抑制了n-ZnO/p-Si紫外探测器对可见光的响应。     

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。     

双层异质结器件载流子复合位置的研究

载流子的复合是有机电致发光过程的一个重要环节,它直接影响着器件的效率,稳定性,寿命等性能。以双层器件ITO／N,N＇-Diphenyl-N,N＇-bis（1-naphthyl）-（1,1＇-biphenyl）-4,4＇-diamine（NPB）／tri-（8-hydroxy-quinoline）-aluminum（Alq3）／Mg：Ag为基础,以红光掺杂剂4-（dicyanomethylene）-2-t-butyl-6-（1,1,7,7-tetramethyljulolidyl-9-enyl）-4H-pyran（DCJTB）为探针,通过改变在Alq3层中掺杂层的厚度,研究了双层异质结器件中载流子的复合位置。结果表明,对于双层器件NPB／Alq3,载流子的复合及激子的辐射衰减位于界面处的Alq3层0～10nm范围内。     

垂直型MoS2/C60范德华异质结的研究

研究了采用垂直堆垛方式构筑的MoS2/C60范德华异质结的特性。利用直流磁控溅射法制备Mo薄膜,对Mo薄膜进行硫化退火处理得到MoS2薄膜,采用真空蒸镀法在MoS2薄膜上沉积C60进而形成MoS2/C60范德华异质结,并制备了Au/MoS2/C60/Al结构的器件。对MoS2薄膜的晶体结构进行了分析,对MoS2,C60及MoS2/C60薄膜的喇曼光谱及光吸收特性进行了测试和表征。结果表明:经过750℃退火后的MoS2晶型为2H型;由于在MoS2和C60薄膜之间范德华力的存在,相对于生长在Si/SiO2衬底上,沉积在MoS2上的C60薄膜喇曼特征峰发生红移;MoS2/C60薄膜在可见光范围内具有明显的光吸收特性;异质结表现出良好的整流特性,通过电子导电模型分析得出电子的传输机制包含热电子发射,空间电荷限制电流传导(SCLC)和隧穿现象。     

n-ZnO/p-Si异质结UV增强型光电探测器的研究

采用平面工艺,在p+-Si背底上电子束蒸发Al制作欧姆电极,在p-Si外延层上溅射掺Al的 ZnO薄膜,再蒸发Al作有源区欧姆电极,研制成n-ZnO/p-Si异质结UV(ultraviolet)增强型光电探测器。测试结果表明:器件明显增强了200～400 nm紫外光的响应,同时保持了传统的Si探测器对波长大于400 nm波段的光谱响应,在330,420,468、525 nm附近有四个明显的光谱峰值响应。器件光致发光谱(PL)在371 nm处有发光峰值。     

固体C70/Si异质结的界面电子态

用深能级瞬态谱和高频电容-电压技术研究了固体C70/Si异质结的界面电子态.研究结果表明在C70/Si的界面上明显存在三个电子陷阱Eit1(0.194)、Eit2(0.262),Eit3(0.407)和一个空穴陷阱Hit1(0.471),以及在C70/Si界面附近存在着固体C70的电子和空穴陷阱引起的慢界面态.结果还表明C70膜的生长温度对C70/Si的电学性质有重大影响,200℃生长的C70/Si界面远优于室温生长的.     

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...     

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     

n-ZnO/p-GaAs异质结光电探测器光电特性研究

利用脉冲激光沉积(PLD)技术在p-GaAs外延片 上生长了n型ZnO薄膜,制备了n-ZnO薄膜/p-GaAs 异质结光电探测器原型器件。X射线衍射(XRD)及扫描电子显微镜(SEM)测试结果表明, 生长在GaAs表面上的ZnO薄膜具有较高的结晶质量。在反向偏压下,器件表现出良好的近红 外探测性能,工作电压在－0.5V到－4.0V时,光谱响应 度峰值在850nm附近;当反向电压为－2.0V 时,光响应度达到饱和 ,响应度峰值达到10.17A/W。而比探测 率峰值则在－2.0V达到最大值2.06×10¹⁰ cm Hz1/2/W, 之后下降。反向工作电压下的光谱响应度和比探测率曲线表明, 器件对850nm附近的近红外光具有较强的选择性(FWHM 约为30nm)。