反向偏压调制下Ⅰ型阱结构体系光致发光特性的研究

实验过程中研究了8-hydroxyq-uinoline aluminum(Alq3)和2-(4-biphenylyl)-5(4-tert-butyl-phenyl)-1,3,4-oxadiazole(PBD)构成的Ⅰ型有机阱结构器件在反向偏压调制下的光致发光.器件的光致发光光谱主要是Alq3的发光,不同周期数的阱结构器件在反向电场作用下,光致发光的猝灭程度不同.     

利用CsN3n型掺杂电子传输层改善OLED器件性能的研究

为了能够有效地提高电子的注入和传输能力,改善有机电致发光器件的性能,本文利用CsN₃作为n型掺杂剂,对有机电子传输材料Bphen进行n型电学掺杂,制备了结构为ITO/MoO₃（2 nm）/NPB（50 nm）/Alq₃（30 nm）/Bphen（15 nm）/Bphen：CsN₃（15 nm,x%,x=10,15,20）/Al（100 nm）的器件。实验结果表明,CsN₃是一种有效的n型掺杂剂,以掺杂层Bphen：CsN₃ 作为电子传输层,可以有效地降低电子的注入势垒,改善器件的电子注入和传输能力,从而降低器件的开启电压,同时提高了器件的亮度和发光效率。在掺杂浓度为10%时器件的性能最优,开启电压仅为2.3 V,在7.2 V的驱动电压下,达到最大亮度29 060 cd/m²,是非掺杂器件的2.5倍以上。当驱动电压为6.6 V时,达到最大电流效率3.27 cd/A。而当掺杂浓度进一步提高时,由于Cs扩散严重,发光区形成淬灭中心,造成器件的效率下降。     

4H-SiC TSOB结势垒肖特基二极管静态特性

为增强器件的反向耐压能力,降低器件的漏电功耗,采用Silvaco TCAD对沟槽底部具有SiO₂间隔的结势垒肖特基二极管(TSOB)的器件特性进行了仿真研究。通过优化参数来改善导通压降(V_F)-反向漏电流(I_R)和击穿电压的折衷关系。室温下,沟槽深度为2.2 μm时,器件的击穿电压达到1 610 V。正向导通压降为2.1 V,在V_F=3 V时正向电流密度为199 A/cm²。为进一步改善器件的反向阻断特性,在P型多晶硅掺杂的有源区生成一层SiO₂来优化漂移区电场分布,此时改善的器件结构在维持正向导通压降2.1 V的前提下,击穿电压达到1 821 V,增加了13%。在1 000 V反向偏置电压下,反向漏电流密度比普通结构降低了87%,有效降低了器件的漏电功耗。普通器件结构的开/关电流比为2.6×10³(1 V/-500 V),而改善的结构为1.3×10⁴(1 V/-500 V)。     

Enhanced efficiency of the Sb2Se3 thin-film solar cell by the anode passivation using an organic small molecular of TCTA

Antimony selenide(Sb₂Se₃) is an emerging solar cell material. Here, we demonstrate that an organic small molecule of 4, 4’, 4’’-tris(carbazol-9-yl)-triphenylamine(TCTA) can efficiently passivate the anode interface of the Sb₂Se₃ solar cell. We fabricated the device by the vacuum thermal evaporation, and took ITO/TCTA(3.0 nm)/Sb₂Se₃(50 nm)/C₆₀(5.0 nm)/Alq₃(3.0 nm)/Al as the device architecture, where Alq_3...     

垂直型g-C3N4/p++-Si异质结器件的光电性能

通过旋涂法制备垂直型的g-C₃N₄/p⁺⁺-Si异质结器件,研究该异质结器件的光电特性,探索其在可见和紫外光区的光电响应规律。该器件在零偏压和反偏压下均有明显的光电响应。在-1 V偏压下器件响应度为1.52 mA/W(激光波长532 nm,光强3.82 mW/mm²),响应时间约为0.94 s,光电流开关比为1.03×10³。相比于g-C₃N₄器件,g-C₃N₄/p⁺⁺-Si异质结器件具有更高的光电灵敏度。经过分析,其光电性能的提高是由于g-C₃N₄与Si之间形成了高质量的内建电场,该内建电场有效分离了g-C₃N₄中具有高结合能的激子,从而获得高的光生电流。特别是该器件在零偏压条件下的光电流开关比仍然可达10³以上,响应速度为0.5 s,表明g-C₃N₄/p⁺⁺-Si异质结器件在自供电低噪声光电探测器领域具有很好的应用前景。     

超宽禁带半导体α-Ga2O3肖特基二极管仿真研究

氧化镓(Ga₂O₃)作为一种新型的超宽禁带半导体材料,与目前常用的半导体材料SiC和GaN相比,具有更大的禁带宽度、更高的击穿场强等优良特性。设计了一种基于α-Ga₂O₃的垂直型肖特基二极管(SBD),采用场板终端结构降低阳极边缘电场强度,研究了不同绝缘材料下阳极附近的电场分布,并探讨了场板结构与长度对其击穿特性的影响。仿真结果表明,在选取HfO₂作为α-Ga₂O₃垂直型SBD场板结构的绝缘材料时,场板结构可以增大该器件的反向击穿电压,最大反向击穿电压可达约1 100 V,对于现实中制备α-Ga₂O₃ SBD具有非常重要的参考意义。     

GaN基p-i-n型紫外探测器钝化工艺研究

钝化层膜系的选择及其工艺的优化对降低GaN基紫外探测器的漏电流和提升其可靠性是至关重要的。文章采用多种钝化层：等离子体增强化学气相沉积生长的Si₃N₄(PECVD-Si₃N₄)、电感耦合等离子体化学气相沉积生长的Si₃N₄(ICPCVD-Si₃N₄)和SiO₂(ICPCVD-SiO₂)以及等离子原子层沉积生长的Al₂O₃(PEALD-Al₂O₃),分别制备了GaN基金属-绝缘体-半导体(MIS)器件，并对MIS器件的电流-电压(I-V)和电容-电压(C-V)特性进行了对比研究。采用PECVD-Si₃N₄作为钝化层的GaN基MIS器件具有较低的漏电流；在双层PECVD-Si₃N₄钝化层中插入PEAL...     

不同Al组分的扩散阻挡层对无杂质空位诱导量子阱混杂的影响

为了获得更好的量子阱混杂效果,深入探讨了不同Al组分的扩散阻挡层对无杂质空位诱导量子阱混杂的影响。首先在两种不同Al组分外延片表面上分别生长了一层200 nm厚的SiO₂介质薄膜,然后在865～905℃温度范围内,进行了90 s的高温快速热退火处理。实验结果表明,低铝结构的波长蓝移量更大,且光致发光(Photoluminescence, PL)谱的强度下降更小,这说明在无杂质空位诱导量子阱混杂中,外延结构中的Al和Ga对点缺陷扩散的影响是不同的,Ga更有利于点缺陷的扩散。研究结果为无杂质空位诱导量子阱混杂的理论研究及器件的外延结构设计提供了参考。     

锗硅非对称耦合量子阱相位调制器特性的研究

为了研究和论证锗硅材料体系在器件的工艺制备和理论性能上的优势,拓展锗硅量子阱结构的应用范围,采用数值仿真结合实际器件制备的方法,进行了理论分析和实验验证,设计了一种基于Ge/SiGe非对称耦合量子阱材料的光学相位调制器,并在实验测试中验证了该理论的正确性。结果表明,当电场超过40 kV/cm时,该材料在1450 nm波长处可以达到最高0.01的电致折射率变化;经测试发现,实际制备的器件在1.5 V的反向偏置电压下,实现了1530 nm波长处2.4×10^-3的电致折射率变化,对应的V_πL_π=0.048 V·cm,在同类型锗硅光调制器中达到了先进水平。该研究为硅基集成光调制器的进一步发展开辟了新的方向。     

镱银阴极对顶发射白光OLED器件光电性能的影响研究

研制了以镱银合金为透明阴极的顶发射白光OLED器件。采用ITO/NPB: LiQ（5%）（10 nm）/TCTA（20 nm）/FIrpic+3.5% Ir(ppy)₃+0.5%Ir(MDQ)₂(acac)（25 nm）/TPBI（10 nm）/LiF（5 nm）/Yb: Ag (X%)（X nm）器件结构,在相同镱银比例下,蒸镀不同厚度的镱银合金阴极制备了新型顶发射白光OLED器件,获得了优化的镱银合金厚度为12 nm;固定镱银阴极厚度,蒸镀不同比例的镱银合金阴极制备了新型顶发射白光OLED器件,探究不同比例的镱银合金对有机电致发光器件的影响。结果表明,当镱银电极的掺杂比例为10:1时,器件的性能最佳,在20 mA/cm2电流密度下,器件的驱动电压为2.3 V,亮度为1406 cd/m2,色坐标为(0.3407, 0.3922)。     

增强型β-Ga2O3/4H-SiC异质结VDMOS的设计与研究

由于β-Ga₂O₃材料难以形成P型掺杂，目前β-Ga₂O₃功率器件大多为无结耗尽型。为了解决β-Ga₂O₃器件难以形成增强型的问题，提出了一种具有β-Ga₂O₃/4H-SiC异质结的纵向双扩散金属-氧化物-半导体场效应晶体管(VDMOS)。添加P型4H-SiC后，利用形成的PN结的单向导通性得到了正阈值电压，实现了增强型器件。使用Sentaurus TCAD仿真软件模拟了器件结构并研究了其电学特性，通过调节SiC厚度、SiC沟道浓度、外延层厚度和外延层浓度四个重要结构参数，对器件的功率品质因数进行优化设计。优化后的器件具有1.62 V的正阈值电压、39.29 mS/mm的跨导以及5.47 mΩ·cm²的比导通电阻。最重要的是器件的关态击穿电压达到了1838 V,功率品质因数高达617 MW/cm²。结果表明，该β-Ga₂O₃/...     

光学微腔调节顶发射单色绿光OLED微显示器件色纯度研究

有机电致发光器件的发光颜色与色纯度在很大程度上受限于有机材料本身特性,而通过光学微腔效应可以从器件结构的改变来进行色纯度的调节。本文介绍了一种通过调节有机结构中空穴传输层和电子阻挡层厚度,从而改变器件微腔腔长,获得高纯度顶发射单色发光器件的方法。利用这种方法制作的有机顶发射绿色磷光器件结构为Si Substrate/Ag/ITO/ NPB: F16CuPc(10 nm, 3%)/NPB(x nm)/ TCTA(y nm)/ mCP: Ir(ppy)₃(40 nm, 6%)/ Bphen: Liq(30 nm, 40%)/Mg: Ag(12 nm, 10%)/Alq₃(35 nm),改变NPB和TCTA的厚度,获得了高色纯度发光器件,正向出射绿光的色坐标达到(0.2092,0.7167),接近标准绿光(0.21, 0.71)。     

原子层沉积方法制备低温多层Al2O3/TiO2复合封装薄膜的研究

原子层沉积(ALD)方法可以制备出高质量薄膜,被认为是可应用于柔性有机电致发光器件(OLED)最有发展前景的薄膜封装技术之一。本文采用原子层沉积(ALD)技术,在低温(80℃)下,研究了Al₂O₃及TiO₂薄膜的生长规律,通过钙膜水汽透过率(WVTR)、薄膜接触角测试等手段,研究了不同堆叠结构的多层Al₂O₃/TiO₂复合封装薄膜的水汽阻隔特性,其中5 nm/5 nm×8 dyads(重复堆叠次数)的Al₂O₃/TiO₂叠层结构薄膜的WVTR达到2.1×10^-5 g/m²/day。采用优化后的Al₂O₃/TiO₂叠层结构薄膜对OLED器件进行封装,实验发现封装后的OLED器件在高温高湿条件下展现了较好的寿命特性。     

肖特基型β-Ga2O3日盲紫外光电探测器

本文制备并研究了肖特基型β-Ga₂O₃日盲紫外光电探测器.结果表明：通过脉冲激光沉积外延生长的β-Ga₂O₃的（-201）晶面 X射线衍射峰半高宽仅为36 arcsec,表现出了高的晶体质量;光暗条件下的I-V曲线显示所制备的器件具有明显的肖特基整流特性,在-5V偏压下暗电流保持在0.1nA量级,正向导通电压为1.5V;光电流谱显示器件在240nm处存在显著的峰值响应,并在260nm左右呈现陡峭的截止边,日盲紫外的带内带外抑制比达到1000.同时,也研究了不同掺杂对Ga₂O₃晶体质量的影响.     

柔性HfO2/Ta2O5叠层栅介质ZnO薄膜晶体管

为了有效提高柔性薄膜晶体管的电学性能,室温条件下,在聚酰亚胺(PI)衬底上使用H_fO₂、Ta₂O₅两种高介电常数材料相结合的叠层结构代替单层Ta₂O₅作为栅电介质,探究其对器件电学性能的影响。采用磁控溅射法制备薄膜,研究了叠层栅电介质结构中Ta₂O₅层在不同溅射时长、不同氧氩比条件下对于器件电学性能的影响,并进行H_fO₂/Ta₂O₅叠层栅电介质器件与Ta₂O₅单层栅电介质器件的比较。结果表明,Ta₂O₅栅电介质层在溅射时长为1 h、氧氩比为10∶90时,器件电学性能达到最佳。叠层栅电介质结构的引入显著提高了器件电学性能,电流开关比为1.27×10⁶,阈值电压为9.1 V,亚阈值摆幅为0.54 V/decade,载流子迁...     

CoTe2量子点的制备、结构及光学性质研究（特邀）

近年来,过渡金属碲化物（TMTs）以其独特的晶体结构和优异的物化特性引起了科学界的广泛关注和研究。本文采用超声法制备CoTe₂量子点（QDs）,通过TEM、AFM、EDS、XPS、XRD、FTIR等技术手段对制备的CoTe₂ QDs进行了形貌和结构的表征,同时使用分光光度计(UV-Vis)、光致发光谱(PL)和光致发光激发光谱(PLE)研究了CoTe₂ QDs的光学性质。结果表明,制备得到的CoTe₂ QDs分散性良好、粒径均匀、呈现球形形貌,晶粒的平均直径约为3.1 nm,平均高度约为2.9 nm;CoTe₂ QDs在红外波段存在明显的吸收,吸收值随稀释浓度的增加而降低;当激发光波长和发射光波长依次增加时,PL和PLE峰出现红移,具有明显的Stokes位移效应,表明CoTe₂ QDs的光致发光具有激发波长依赖性;CoTe₂ QDs具有光致多色发光特性,不同激发光波长可发出不同颜色的光;荧光量子产率可达62.6%。CoTe₂ QDs优异的光学特性尤其是在红外波段的吸收和发光特性,表明其在红外探测、激光防护涂层、荧光成像、多色发光和纳米光子器件等研究领域中具有重要的潜在应用价值,有望成为一种新型红外探测材料。     

二维半导体异质结MoS2/MoSe2中一维量子阱形成机制的电子显微学研究

本文使用两步化学气相沉积法(chemical vapor deposition, CVD)成功合成了单层二维半导体MoS₂/MoSe₂面内异质结,通过扫描透射电子显微学(scanning transmission electron microscopy, STEM)对异质结中不同类型的量子阱进行了原子尺度结构和局域应力分析,探索了二维半导体材料中,不同结构特征处诱导形成一维量子阱结构的机理。主要包括：(1)晶格失配的二维半导体异质结界面处周期性位错阵列诱导形成的量子阱超晶格;(2)二维半导体晶格内非60°晶界所包含的周期性位错诱导形成周期可控的量子阱超晶格;(3)由连续4|8元环结构组成的60°晶界诱导形成的超长单一量子阱结构。     

Sb2Te3量子点的制备、结构及红外性质研究

碲化锑（Sb₂Te₃）是一种新型二维层状材料,采用“自上而下”的超声剥离法,以碲化锑粉末为原料,以N-甲基吡咯烷酮（NMP）为分散剂,首次成功制备出碲化锑量子点（Sb₂Te₃ QDs）,并采用多种手段（SEM,TEM,AFM,XPS,XRD等）对所制备Sb₂Te₃ QDs的形貌和结构进行了表征,同时还采用UV-Vis、PL及PLE探究了Sb₂Te₃ QDs的光学性质。研究表明:所制备的Sb₂Te₃ QDs平均粒径为2.3 nm,平均高度为1.9 nm,颗粒大小均匀、具有良好的分散性,PL与PLE峰位有明显的红移现象,研究还发现Sb₂Te₃ QDs在红外波段有明显的吸收与光致发光。研究表明:超声剥离法制备Sb₂Te₃ QDs是切实可行的,该量子点的PL与PLE对波长具有依赖性,其在红外波段的特性表明:它有望成为一种新型的红外探测材料。     

阳极刻蚀提升Ga2O3肖特基势垒二极管击穿特性

提出了一种采用阳极刻蚀提升Ga₂O₃肖特基势垒二极管(SBD)击穿特性的新方法。基于氢化物气相外延(HVPE)法生长的Ga₂O₃材料制备了Ga₂O₃纵向SBD。在完成阳极制备后，对阳极以外的Ga₂O₃漂移区进行了不同深度的刻蚀，刻蚀完成后，在器件表面生长了SiO₂介质层，随后制备了场板结构。测试结果显示，刻蚀后器件的比导通电阻小幅上升，而反向击穿电压均大幅提升。刻蚀深度为300 nm的β-Ga₂O₃ SBD具有最优特性，其比导通电阻(R_{on, sp})为2.5 mΩ·cm²,击穿电压(V_br)为1 410 V,功率品质因子(FOM)为795 MW/cm²。该研究为高性能Ga₂O₃ SBD的制备提供了一种新方法。     

基于人工磁导体的芯片内/芯片间无线互连单极子天线传输特性研究

提出了一种新的用于芯片内/芯片间无线通信系统中的基于人工磁导体（Artificial Magnetic Conductor,AMC）结构的单极子管脚天线阵列模型.印刷电路板（Printed Circuit Board,PCB）采用厚度3mm的FR4介质,形状为边长50mm正方形.4个单极子天线分布在PCB基板中心15mm×15mm的正方形各顶点上,代表4个芯片的4个管脚.天线为铜材质,长度2.6mm,直径1.5mm.在PCB介质中嵌入了一个周期性人工磁导体铜质平面,4个单极子天线形成一个4端口网络.在仿真基础上,进了实物加工测试.实测结果表明,具有AMC的天线阵列回波损耗（S₁₁）-10dB频带为13.02GHz~15.73GHz;在14.22GHz处,S₁₁的幅度达到最小值-27.25dB,S₂₁、S₃₁、S₄₁分别为-26.26dB、-19.23dB、-21.14dB.与不含AMC结构的天线阵列相比,S参数得到了有效改善,其中S₁₁改善了约3.63dB,S₂₁、S₃₁、S₄₁分别提高了2.05dB、7.21dB、5.28dB.验证了在PCB介质中嵌入AMC结构,可以有效提高单极子天线间的电压传输系数,增加信号的功率传输增益.