Ⅱ族氧化物半导体光电子器件基础研究启动

据《科学时报》2011年1月28日报道,近日,"973"计划项目"Ⅱ族氧化物半导体光电子器件的基础研究"启动会在长春召开。中科院长春光机所、物理所、上海光机所和南京大学、中山大学、东南大学、吉林大学等单位将     

GaN基和GaAs基半导体激光器的电学特性研究

介绍了一种能够全面表征半导体二极管器件的电学特性的方法,此方法结合半导体二极管的正向交流特性和直流特性,称之为正向交流小信号法。利用该方法深入地研究和对比分析了GaN基和GaAs基半导体激光器的电学特性,包括表观电容、串联电阻和理想因子。实验结果表明,对于GaN基和GaAs基半导体激光器,其开始发光的过程同步于其电容由正转变为负的过程。进一步实验结果表明,GaN基半导体激光器比GaAs基半导体激光器具有更大的串联电阻和更大的理想因子。这是由于GaN基激光器的器件工艺不够完善以及外延生长的GaN材料具有很大的位错密度。该研究为提高和改善GaN基激光器的性能提供了必要的依据以及理论指导。     

TiO2-V2O5陶瓷的复合特性研究

报道了TiO2-V2O5陶瓷的制备工艺和复合功能特性的研究结果。该陶瓷使用传统的陶瓷工艺制备，并测量了其性能参数。该陶瓷具有复合功能特性，即半导体特性、介电特性和压敏特性。用TiO2—V2O5陶瓷可以制备复合功能陶瓷器件。     

半导体激光器光束特性的研究

研究半导体激光器(LD)的光束特性,并对其远场图像是近场图像的傅里叶变换进行了分析和推导。半导体激光器输出光束的方向性很差,发散角大致为10°-40°,并且在快轴和慢轴两个方向上相差较大,使得半导体激光器发射的激光束的束斑呈椭圆状,这对长距离传输很不利,因此本文还研究了光束的准直技术。     

稀土氧化物Er_2O_3对钛酸钡基瓷料介电性能的影响

讨论了稀土氧化物Er2O3对BaTiO3基陶瓷系统介电性能的影响。通过掺杂稀土氧化物Er2O3,可使BaTiO3基系统的相对介电常数er保持较高的数值(>3 000);同时,系统的容量温度变化率大为改善,在55~+125℃工作温区内,满足X7R特性;并且随着Er2O3含量的增加,系统的耐压强度也得到了很大的提高,达16 900 V / mm。     

选频滤波器负载外腔半导体激光器调谐特性的研究

本文分析选频滤波器负载外腔半导体激光器的调谐特性。从等效模型的受激条件出发,导出确定最大调谐范围的简单表达式,提出了计算在各种反馈强度下调谐曲线的方法,并解释近年来报道的有关实验结果。     

Ⅲ－Ⅴ族化合物半导体行波调制器共平面电极微波特性的分析

本文用直线法分析了具有半绝缘衬底和ｎ＋重掺杂外延层的Ⅲ－Ⅴ族化合物半导体行波调制器中共平面行波电极的微波特性．首先指出了在这种共平面微波带线中奇对称模和偶对称模的不同作用，由此详细地分析了调制器各结构参数对奇对称模特性的作用．在对微波特性分析的基础上，设计出了高速行波光波导调制器的结构，器件的理论带宽可大于４０ＧＨｚ．最后对分析获得的微波特性进行了讨论，指出了用准静态法分析微波特性的可能性．     

非晶铟镓锌氧化物薄膜晶体管的制备及其光敏特性研究

基于射频磁控溅射法制备了以非晶铟镓锌氧化物(a-IGZO)作为有源层的底栅顶接触式薄膜场效应晶体管(Thin Film Transistor,TFT),其长/宽比为300μm/100μm。研究了该器件在无激光和在三种不同波长激光照射下的光敏特性。实验表明,器件在波长分别为660、450和405nm三种激光照射下的阈值电压V_th分别为4.2、2.5和0V,均低于无激光时的4.3V,且器件的阈值电压随激光波长减小单调降低,此外,随着激光波长的下降,“明/暗”电流比K由0.54上升到8.06(在VGS=6V且VDS=5V条件下),光敏响应度R由0.33μA/mW上升到4.88μA/mW,可见激光波长越短,可获得更强的光电效应,光灵敏度也更高,该效应表明该器件在光电探测等领域具有广阔的应用前景。     

半导体激光器线阵的瞬态热特性研究

针对半导体激光器线阵,建立了二维的热传导模型,模拟计算得到了半导体激光器线阵的二维瞬态温度分布.分析表明器件温度随时间的变化过程可分为三个阶段:在加电后几十微秒的时间内,发光单元之间未出现热交叠,不同填充比的线阵器件的温度基本一致;在几十微秒到几十或几百毫秒之间,大填充比结构线阵的发光单元之间先发生了热交叠,温度上升较快;微通道制冷的器件在几十毫秒之后温度达到稳定,平板热传导热沉封装的器件在几百毫秒之后温度才达到稳定.热传导热沉封装时,在相同的注入电流密度下,高填充比器件的发光单元之间出现温差更快.     

影响半导体激光器物理特性的影响因素分析与研究

采用当前方法对影响半导体激光器物理特性的因素进行分析时,构建的半导体激光器有限元模型精度较低,得到的分析结果与实际不符,存在分析结果准确率低的问题。提出影响半导体激光器物理特性的影响因素分析方法,通过导热微分方程分析了半导体激光器的导热过程,根据分析结果构建半导体激光器的有限元模型,通过有限元模型对半导体激光器的物理特性进行数值模拟,得到了热沉宽度尺寸、热沉长度尺寸、热沉厚度尺寸和半导体激光器热阻之间的关系。实验结果表明,所提方法构建的半导体激光器有限元模型精度高、分析结果准确率高。     

Sensitive properties of In-based compound semiconductor oxide to C12 gas

Aiming at detecting C12 gas, this study was made on how to make In-based compound semiconductor oxide gas sensor. The micro-property and sensitivity of In-based gas sensing material were analyzed and its gas sensitive mechanism was also discussed. Adopting constant temperature chemical coprecipitation, the compound oxides such as In-Nb, In-Cd and In-Mg were synthesized, respectively. The products were sintered at 600 ℃ and characterized by the Scanning Electron Microscope (SEM), showing the grain size almost about 50-60 nm. The test results show that the sensitivities of In-Nb, In-Cd and In-Mg materials under the concentration of 50 x 10-6 in C12 gas are above 100 times, 4 times and 10 times, respectively. The response time of In-Nb, In-Cd and In-Mg materials is about 30, 60 and 30 s, and the recovery time less than 2, 10 and 2 min, respectively. Among them, the In-Nb material was found to have a relatively high conductivity and ideal sensitivity to C12 gas, which showed rather good selectivity and stability, and could detect the minimum concentration of 0.5 x 10-6 with the sensitivity of 2.2, and the upper limit concentration of 500 ×10-6. The power loss of the device is around 220 mW under the heating voltage of 3 V.     

Ni2+掺杂In2O3纳米粉体的制备及其气敏性能研究

以InCl3.4H2O、Ni(NO3)2.6H2O和柠檬酸为原料,通过sol-gel法制备了Ni2+掺杂的In2O3纳米粉体,并通过XRD、TEM对产物进行了结构、形貌的测量和表征。结果表明:前驱体经650℃热处理后,得到粒径约为30 nm的粉体。将产物制作成气敏元件,采用静态配气法测试其气敏性能,发现在工作电压为4.5 V时对体积分数为50×10–6的乙醇的灵敏度达到117,响应时间达9 s,而且对其它气体有较好的抗干扰性,有望开发成为对乙醇检测的敏感材料。     

La掺杂In_2O_3纳米粉体的制备及气敏性能研究

采用水热法制备了质量分数w[La(NO3)3]为3%～9%的La(NO3)3-In2O3纳米粉体。利用XRD,SEM,TEM等测试手段,对其物相、结构进行了表征。结果表明:掺质量分数为7%的La(NO3)3的In2O3纳米粉体,其颗粒长度和直径分别为2μm与200nm左右,呈棒状。利用该纳米粉体制成气敏元件,并采用静态配气法测试了元件的气敏性能。研究发现:元件在110℃的工作温度下,对体积分数为100×10-6的Cl2的灵敏度高达1665.7,且具有良好的选择性与响应-恢复特性。     

氧化铟空心球的合成及其气敏性能研究

采用溶剂热–退火反应法合成了氧化铟空心球。所获空心球用XRD,TEM和SEM等表征。发现所合成的氧化铟空心球直径介于0.5~1.0μm,且该空心球是由粒径约50nm的氧化铟纳米块堆积而成。研究了用此空心球制备的气敏元件的气敏性能。结果表明,氧化铟空心球结构有益于提高元件的响应性能。此外,该元件对NO2气体有较快的响应(8s)并且恢复时间较短(15s)。     

添加V_2O_5对Mg_4Nb_2O_9微波介质陶瓷性能的影响

采用固相反应法制备了Mg4Nb2O9微波介质陶瓷,研究了添加V2O5对其烧结温度、微观结构和介电性能的影响。结果表明:当添加0.5%(质量分数)的V2O5时,Mg4Nb2O9陶瓷的烧结温度从1350℃降低到1150℃,烧结温度范围拓宽为1150～1300℃;在1150℃烧结5h后,其介电性能达到最佳:εr=11.86,Q·f=99828GHz(11.2GHz),τf=–57×10–6/℃(10～90℃,1MHz)。当w(V2O5)增大到1.5%时,Mg4Nb2O9陶瓷的介电性能变差。     

Nb_2O_5对氧化铝陶瓷显微结构及性能的影响

研究了SiO2-MgO-CaO-BaO-TiO2-WO3烧结助剂作用下Nb2O5对氧化铝陶瓷性能和显微结构的影响(烧结温度1350℃),并用扫描电子显微镜观察了不同Nb2O5含量的氧化铝陶瓷的显微结构。结果发现:未加入Nb2O5时氧化铝的抗弯强度为365MPa,加入质量分数为0.4%或0.6%的Nb2O5后氧化铝陶瓷中晶粒出现异向生长,抗弯强度明显提高,超过400MPa。     

低温溶剂热法一步制备氧化铟纳米粉体

以硝酸铟为原料,尿素为沉淀剂,将反应物溶于乙二醇,放入聚四氟乙烯内衬的反应釜中于200℃反应,采用溶剂热法一步制得In2O3纳米粉体。研究了反应时间和温度对粉体的结构、表面形貌和粒度的影响,并初步探讨了反应机理。结果表明:所制粉体为类球形,平均粒径约为25 nm。制备过程无需高温煅烧、操作简单,所得产物纯度高、粒度均匀、分散性好。     

掺杂Au和Co的In2O3纳米粉体的微乳液法制备及其气敏特性

在油包水(W/O)型微乳液体系中,通过In(NO3)3、Co(NO3)2、HAuCl4和(NH4)2CO3之间的共沉淀反应,制备了掺钴和金的纳米氧化铟的前驱体.对前驱体经300℃焙烧后所得的粉体进行了XRD表征和气敏性测试.结果表明,制得的氧化铟粉体为立方晶相,随着钴和金掺杂量的增大,样品的晶粒度逐渐减小;同时掺杂1mol%的Co和1mol%的Au的氧化铟气敏元件对CO气体敏感性有较大提高,灵敏度达到25.9,而且具有较高的选择性.     

Cr_2O_3掺杂TiO_2纳米粉体的制备及气敏性能研究

以钛酸四丁酯、硝酸铬为原料,采用sol-gel法制备了w(Cr2O3)为0~30%的Cr2O3-TiO2纳米粉体。利用XRD、TEM等测试手段分析了粉体的微观结构,采用静态配气法测试了由所制粉体制成的气敏元件对乙醇、CO、NO2等气体的气敏性能。结果表明:用该法得到的粉体材料颗粒粒径小,且均匀;工作电压为4.0 V时,由w(Cr2O3)为20%的粉体在800℃烧结制得的气敏元件对体积分数为30×10–6的乙醇的灵敏度最高可达282,且具有较好的响应–恢复特性,响应时间和恢复时间分别是10 s和24 s。     

新型固体电解质SO2传感器的研制

以sol-gel法制备的NASICON(Na3Zr2Si2PO12)为基体材料,掺杂了V2O5的TiO2为辅助电极材料,制备了一种管式结构的固体电解质SO2传感器。当工作温度为300℃时,以V2O5与(V2O5+TiO2)的质量比为5%的材料为辅助电极材料时,传感器对体积分数为(1~50)×10–6的SO2表现出了较好的气敏性能,传感器的电动势E值与SO2浓度的对数呈很好的线性关系,传感器的灵敏度为78mV/decade。同时,传感器对50×10–6的SO2的响应恢复时间分别为10s和35s,且有较好的选择性。