CBN大单晶的生长及其在电子元件方面的应

CBN是由R．H．温托夫于1957年首次合成出来的。这种材料也可以做为一种极其重要的电子材料。对于CBN的电子结构，有几种理论研究和试验测试结果。理论计算表明其最窄的禁带是间接型的。精确的禁带宽值还没有确定。理论值分散在3～10eV的范围内。     

CBN电子结构和光学性质的第一性原理计算

利用第一性原理计算了立方氮化硼(CBN)的电子结构和光学性质.计算结果表明CBN属于宽禁带间接能隙半导体,带隙值为4.76 eV,B原子和N原子的价电子结构分别为2s0.632p1.73和2s1.482p4.16,B-N布居数为0.64,键长为0.156 53 nm,吸收长波限值约为110 nm,静态介电常数为4.536,光吸收系数及禁带宽度随着外加压力的增大而增大.分别用杂化轨道理论和分子轨道理论对CBN的电子态进行分析,分子轨道理论更能解释DOS计算的结果.     

(9,0)单臂SiC纳米管电子结构与光学性质第一性原理研究

采用基于密度泛函理论框架下的第一性原理计算方法,计算了(9,0)单臂SiC纳米管的电子结构和光学线性响应函数,利用精确计算的能带结构和态密度分析了(9,0)单臂SiC纳米管电子结构与光学性质的内在关系。计算结果表明,(9,0)单臂SiC纳米管是一直接宽禁带半导体材料,禁带宽度达到了1.86 eV,价带顶和导带底主要由C和Si原子的p轨道形成,Si-C键主要以sp2、sp3杂化轨道存在,这是SiC纳米管稳定存在的主要原因。光学性质的计算结果显示,在0~10 eV的能量范围内出现了明显的介电峰,吸收带边对应于紫外波段。因此,(9,0)单臂SiC纳米管或许会成为优异的紫外半导体材料。     

含掺杂的金刚石

含Ⅲ族与Ⅴ族元素掺杂的金刚石是宽禁带的半导体材料，同时具有优异的物理化学特性，在电子器件与光电子器件方面的应用具有极大潜力，成为近几年来国内外研究的热点之一。本文介绍了目前常用的掺杂方法、技术水平及金刚石半导体的应用前景。     

α-Si3N4单晶纳米带的光致发光及激发光谱研究

采用催化裂解有机前驱体方法制备出单晶a-Si3N4纳米带,研究了纳米带的吸收光谱、光致发光(PL)及激发(PLE)光谱.吸收光谱表明约5.0eV禁带宽度的纳米带是间接带半导体吸收.室温下纳米带的PL光谱在1.8eV, 2.3eV和3.0eV处有3个宽峰.PLE光谱显示在能隙中存在多个能级.     

钒掺杂Cd0.9Mn0.1Te晶体生长与深能级缺陷研究

CdMnTe(碲锰镉)材料作为新一代的半导体材料，在核辐射探测领域具有很高的应用价值。本文采用Te溶液垂直布里奇曼法生长Cd0.9Mn0.1Te: V晶体，研究其光电性能及深能级缺陷的分布。紫外-可见-近红外光谱分析表明晶锭中部和尾部的禁带宽度分别为1.602 eV和1.598 eV。光致发光谱中，晶体的(D0,X)峰形尖锐，半峰宽较小，表明缺陷或杂质含量低，晶体质量好。室温I-V测试晶锭中部和尾部晶体电阻率分别为2.85×1010 Ω?cm和9.54×109 Ω?cm，漏电流分别为3 nA和8.5 nA。霍尔测试表明晶体导电类型为n型。通过热激电流谱研究了Cd0.9Mn0.1Te: V晶体中缺陷的能级和浓度，其中晶锭中部和尾部样品中源于Te反位(Te2+ Cd)的深施主能级(EDD)的值分别为0.90 eV和0.812 eV。并且深施主能级EDD使费米能级位于禁带中央，从而使晶体呈现高电阻率。     

稀土元素在有色金属与非金属中作用及应用研究

稀土元素(RE)位于化学元素周期表中第三副族镧系十四种位于周期表同一格内，位置特殊，赋予特殊电子壳层结构，原子半径为0．174～0．204nm，大于铝原子半径(10．143nm)，极易失掉最外层二个S电子和次层的5d-个电子或4f层的-个电子，     

稀土元素掺杂AgSnO2 的电子结构与弹性常数研究

AgSnO_2触头材料中的SnO_2是一种高硬度并且近乎绝缘的宽禁带半导体材料,使得触头材料的电阻增大,加工成型困难,用稀土元素La、Ce、Y掺杂SnO_2可以改善触头材料的性能。基于密度泛函理论的第一性原理,运用平面波超软赝势法,对SnO_2和掺杂稀土元素的SnO_2进行电子结构和弹性常数的计算。结果表明,掺杂可以提高导电性能、降低SnO_2的硬度,其中添加稀土元素La的SnO_2的硬度最小;Y掺杂SnO_2的硬度较小、导电性最高且普适弹性各向异性的指数最小。     

K掺杂正交相Ca2Si电子结构和光学性质的第一性原理计算

采用第一性原理的平面波赝势方法和广义梯度近似(GGA),对K掺杂正交相Ca2Si前后的电子结构和光学性质进行比较分析。计算表明,掺K后正交相Ca2Si的能带向高能方向发生了偏移,形成直接带隙的p型半导体,禁带宽度为0.4318 eV,光学带隙变宽;掺杂K后价带主要是Si的3p态,Ca的3d、4s态以及K的3p、4s态的贡献。并利用计算的能带结构和态密度分析了K掺杂正交相Ca2Si前后的复介电函数、能量损失函数、反射光谱及吸收光谱,结果显示掺K增强了材料对太阳光谱中红外波段的能量利用。研究结果说明掺杂是改变材料电子结构和光电性能的有效手段,为Ca2Si材料光电性能的开发与应用提供了理论依据。     

共掺杂Cu,Te后禁带宽度变窄对In2Se3基半导体热电性能的影响

α-In2Se3是一类A2ⅢB3Ⅳ型宽带隙半导体材料。但在α-In2Se3化合物中共掺杂适量的Cu,Te后发现禁带宽度(Eg)变窄,Eg值由本征态时的1.32eV减小到1.14eV。掺杂后电学性能得到了大幅度的改善。最大功率因子由0.7610-4增大到2.810-4W·m-1·K-2;最大热电优值(ZT)从本征态时的0.25提高到0.63。高分辨电镜(HRTEM)观察结果表明,在未掺杂时,α-In2Se3呈现非晶状组织,共掺杂Cu,Te后,微结构则转变成明显的多晶组织。在温度高于500K时,掺杂后晶格热导率的适量提高与该微结构转变有直接联系。     

稀土材料的应用及研究新进展

稀土族的独特性质是由于它特异的电子结构,其中4f电子的空间大小和能量起着最关键的作用。稀土族的三价离子,其最外层电子结构为S2P6,特别是La~Lu都为完全相同的5S25P6结构,因此稀土族离子的化学性质很相近,相互分离很困难。1 稀土材料的应用稀土材料的应用分为两大类,一类是利用其4f电子结构特性的材料;另一类是与4f电子结构无直接关系,而是利用其离子半径、电荷、化学性质等的材料。发光材料 彩色电视机最初用稀土红色萤光体为YVO4∶Eu3 ,随后开发了采用稀土族的各种萤光体,且性能不断提高。目前在照明、显示器、X射线增感…     

NiSe_2块体材料的制备及热电性能研究

结合机械合金化(MA)与放电等离子烧结(SPS)工艺制备了NiSe_2块体热电材料。研究了MA球磨时间和SPS烧结温度对NiSe_2热电材料的物相、显微组织以及电热传输性能的影响。结果表明:当转速为425 r/min,球磨40 h后合成了约45 nm的NiSe_2纳米粉体。NiSe_2粉体是一种直接禁带半导体,禁带宽度为2.653 eV,其块体呈n型导电特征。烧结温度为773 K时,NiSe_2块体材料在323 K获得最大功率因子101μW·m~(-1)·K~(-2),热导率为7.5 W·m~(-1)·K~(-1),最大ZT值为0.0045。     

影响CBN聚晶物理机械特性的若干因素

立方氮化硼（CBN）的硬度仅次于金刚石。金刚石有与铁亲和性好的缺点，而CBN与铁的亲和性差，所以，在CBN中添加结合剂形成的CBN聚晶是用于加工铁族材料的主要工具材料之一。当前立方氮化硼主要用于磨具和刀具。前者采用CBN单晶，后者采用CBN聚晶做坯料。     

WBG功率器件及其在弧焊逆变器领域的应用

随着第一、二代半导体器件在材料本征能力方面的不足日益突显,第三代宽禁带半导体器件以其高频率、高耐压、高漂移度以及低电阻能等特性在逆变器领域得到了广泛的关注。介绍了宽禁带(WBG)半导体的发展和特性,对以Si C为代表的宽禁带功率器件在弧焊逆变器领域的应用优势进行分析,最后探讨了宽禁带功率器件应用于弧焊逆变器领域时面临的主要问题及对策。     

WBG功率器件及其在弧焊逆变器领域的应用北大核心

随着第一、二代半导体器件在材料本征能力方面的不足日益突显,第三代宽禁带半导体器件以其高频率、高耐压、高漂移度以及低电阻能等特性在逆变器领域得到了广泛的关注。介绍了宽禁带(WBG)半导体的发展和特性,对以Si C为代表的宽禁带功率器件在弧焊逆变器领域的应用优势进行分析,最后探讨了宽禁带功率器件应用于弧焊逆变器领域时面临的主要问题及对策。     

MOCVD外延Al2O3基AlGaN/GaN超晶格的结构和光学特性

通过X射线衍射分析、透射电镜观察、红外透射光谱分析、紫外-可见吸收光谱分析和光致发光试验,研究了用金属有机物化学汽相沉积（MOCVD）的方法,在带有GaN缓冲层的蓝宝石（Al2O3）衬底上生长的AlGaN/GaN超晶格材料的微观结构、光吸收性质和发光特性.X射线衍射结果表明,GaN基材料均为纤锌矿六方结构,薄膜具有良好的结晶质量,薄膜生长沿c轴择优取向.透射电镜观察表明,超晶格试样的周期结构分布均匀,实际周期为13.3nm，且观察到高密度的位错存在于外延膜中。通过光学试验数据，确定了试样的光学吸收边都是在370nm附近，理论计算显示试样为直接跃迁型半导体，禁带宽度约为3．4eV。试样的折射率随光子能量的增加而增加、随波长的增加而减小，计算表明消光系数的极小值位于370nm处。光致发光测试分析表明，超晶格有很好的发光性能，并发现存在黄带发光。     

硫化镉纳米结构的湿化学法合成及生长机理研究(英文)

Ⅱ-VI族半导体纳米材料CdS具有较大的禁带宽度(2.42eV),因而在纳米光电子器件等领域有重要的应用前景。纳米硫化镉材料在电学、磁学、光学、力学和催化等领域呈现出更多优异的性能。本文采用湿化学法在乙二醇体系中,利用以氯化镉为反应物,水合肼为还原剂制备获得的金属钴纳米粒子为前驱物,以低温前驱物硫化法在高分子PVP的修饰下成功的合成出了直径60～80nm的硫化镉纳米颗粒,并对硫化镉的生长机理及影响硫化镉纳米粒子尺寸分布的因素进行了研究。     

新一代SiC功率器件及其在逆变焊机中的应用

目前逆变焊机普遍采用的Si基功率器件的性能已接近由其材料特性决定的理论极限,依靠Si基功率器件继续完善和提高逆变焊机性能的潜力已十分有限。SiC是一种革命性的宽禁带半导体材料,是下一代功率半导体材料的重点发展方向。介绍了新型SiC材料的特性及其功率器件的类型、原理和特点;对比分析SiC和普通Si基功率器件的性能;在此基础上探讨将SiC功率器件应用于逆变焊机的优势;分析和展望SiC功率器件在新一代逆变焊机中的应用前景。     

我国宝石级金刚石单晶的发展现状

金刚石是一种用途广泛的极限性功能材料。宝石级金刚石单晶可广泛地用于高硬度材料的高精密机械加工,半导体激光器和高功率激光武器等的散热片,航空航天领域的窗口材料、光学材料和宽禁带半导体材料等,在现代高技术领域和国防工业中扮演着越来越重要的角色。本文系统地阐述了我国宝石级金刚石单晶的发展现状。本课题组经过多年的不懈努力,在国产六面顶高温高压设备上实现了不同类型宝石级金刚石单晶的可重复生长。我们合成出了尺寸达8mm的优质Ⅰb型金刚石单晶,4mm级的无色透明的高纯Ⅱa型和蓝黑色Ⅱb型宝石级金刚石单晶,5mm的绿色氮重掺杂金刚石单晶,使我国成为继美国、日本、英国等国之后能够合成多种类型宝石级金刚石单晶的少数国家之一。     

新一代WBG弧焊逆变电源

硅功率器件的开关性能已随其结构设计和制造工艺的完善而接近由其材料特性决定的理论极限,难以满足新一代高性能弧焊逆变电源对紧凑体积、高温、高功率密度、高压、高频以及抗辐射等恶劣工况条件的新要求.宽禁带（WBG）半导体是一种革命性的电力电子材料,已成为下一代电力电子器件的主攻方向.主要介绍WBG功率器件的基本特点、类型以及发展情况,重点介绍WBG功率器件应用于弧焊逆变电源时需要重点解决的关键科学和技术问题,为促进和推动下一代WBG弧焊逆变电源的发展和应用奠定基础.