基于掺杂浓度标准样片的半导体材料掺杂均匀性研究

半导体材料的掺杂均匀性是影响其性能的关键因素之一。在本研究中,我们根据掺杂浓度标准样片,对半导体材料进行了掺杂浓度的优化和掺杂均匀性的评价。首先,我们通过运用多种实验手段,详细测量并分析了不同掺杂浓度下半导体材料的电学性能;然后,我们开发了一种基于标准样片的掺杂评价体系,通过对比不同标准样片,来客观易理解地评估半导体材料的掺杂均匀性。实验结果表明,我们制备的半导体材料在优化掺杂浓度下,具有良好的电学性能,并且掺杂均匀性得到了显著提高。同时也为今后相关工作提供了有力的参考和借鉴。

白光LED用Ce:YAG单晶的光学性能与掺杂浓度分析

采用提拉法生长Ce：YAG单晶,通过X射线衍射和激发发射光谱对其晶相结构和光谱特性进行了表征,研究了Ce：YAG单晶封装白光LED的最佳掺杂浓度.在455 nm蓝光激发下, Ce：YAG单晶的发射光谱可由中心波长526 nm（5d12 EgГ8g→4f12 F7/2Г8u）的宽发射带（500~650 nm）组成；激发光谱由343 nm （4f12F5/2Г7u→5d12EgГ7g）和466 nm（4f12F5/2Г7u→5d12EgГ8g）2个激发峰组成；Stokes位移为2448 cm-1, Huang-Rhys因子为6.12.研究结果表明, Ce：YAG单晶中Ce离子掺杂浓度与封装的白光LED之间有对应关系,在650 nm红粉调节下Ce离子最佳掺杂浓度范围为0.034~0.066.

Nd^(3+)掺杂浓度对无水冷Nd:YAG激光器输出特性的影响

无水冷Nd:YAG激光器采用一种双拱形激光二极管阵列对双棒串接的Nd:YAG进行同心泵浦,将双拱形激光二极管面阵发出的光作高斯光束处理,利用高斯光束通过光学系统的变换规律,借助计算机模拟,研究了钕离子掺杂浓度对LD泵浦的无水冷Nd:YAG激光器的荧光分布、激光建立时间、输出能量及脉宽等输出特性的影响。搭建双半环形LDA侧面泵浦的低频无水冷电光调Q Nd:YAG激光器的实验平台,对Nd3+掺杂浓度分别为1%、0.8%、0.6%的激光晶体进行实验测试,给出了LD泵浦的无水冷Nd:YAG激光器的Nd3+掺杂浓度与激光建立时间、输出能量、脉宽等参量的定量关系曲线,实验结果与理论分析结果基本相符。

与掺杂浓度相关的ZnS∶Mn纳米粒子的发光性质

采用溶胶法制备了Mn掺杂的ZnS纳米粒子,探讨了掺杂离子浓度对ZnS∶Mn纳米粒子的晶体结构和发光性质的影响。通过X射线衍射(XRD)对样品的结构进行了表征,结果表明:所制备的ZnS∶Mn纳米粒子为立方闪锌矿结构,其在Mn离子的掺杂浓度达到6%时不发生分相,但随着掺杂浓度的增加,纳米粒子的平均粒径会减小。光致发光光谱和荧光光谱的结果表明:通过改变掺杂离子的浓度可实现对ZnS∶Mn纳米粒子590 nm附近荧光发射波长的调节。此外,研究了温度对纳米粒子形貌和发光性质的影响。高分辨透射电子显微镜(HRTEM)观察发现,经过50℃陈化1 h后的ZnS∶Mn样品的平均粒径增大约为20 nm,且加热陈化有利于ZnS∶Mn纳米粒子中Mn2+在590 nm处产生荧光。

高掺杂浓度掺镱光纤的光子暗化效应

采用光纤激光器和放大器结构方案,观察到了高浓度掺镱光纤(YDF)的光子暗化(Photo-darkening)现象.对激光器阈值和输出功率、放大器输出谱的测量结果表明,光子暗化效应导致了高掺杂浓度YDF的功率转换效率随泵浦作用时间的增加而下降,且下降为单调不可逆过程,但随着泵浦时间的增加,这种下降逐渐变缓、功率转换效率最终可趋于稳定.

掺杂浓度对Al_2O_3:Ce^(3+)薄膜发光性能的影响

应用中频反应磁控溅射技术在载玻片上制备掺铈的Al2O3薄膜,在固定的电源功率下,氩气流量为43ml/min,氧流量为10ml/min,室温下溅射时间为90min的条件下,通过控制薄膜中的Ce3+离子的掺杂量来改变薄膜的发光性能。通过X光能量散射谱(EDS)和光致发光测量,得到发光强度和发光峰位对薄膜中的Ce3+浓度有强烈的依赖关系,并且分析了产生这种关系的原因;对发光激发谱分析表明,薄膜发光是源于薄膜中形成的氯化铈集合体中的Ce3+。Al2O3∶Ce3+发光膜可应用于需要蓝光发射的平板显示领域。

不同基区掺杂浓度NPN双极晶体管电离辐照效应

对相同工艺制作但基区掺杂浓度不同的国产NPN双极晶体管,在不同剂量率条件下进行60Coγ辐照效应和退火特性研究。结果显示,晶体管基区掺杂浓度不同,对高、低剂量率的辐照响应也不相同,低基区掺杂浓度的晶体管辐照损伤明显高于高基区掺杂浓度的晶体管。

种子层及掺杂浓度对溶胶-凝胶法制备ZnO∶Al薄膜光电性能的影响

本文采用溶胶-凝胶法以提拉的方式在普通玻璃基底上制备出n型掺杂具有优良光电性能的氧化锌掺铝（AZO）薄膜,并以磁控溅射AZO薄膜为种子层引导液相法所制备AZO薄膜生长。Al掺杂浓度区间为0.25at%～5.00at%。通过X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜、轮廓仪、方块电阻测试仪、霍尔效应测试仪、紫外-可见-红外分光光度计分别研究了薄膜物相、微观结构、膜厚及光电性能,进一步分析了Al掺杂浓度、种子层对薄膜光电性能的影响。结果表明：经10次提拉所制备薄膜可见光透过率85%以上。Al掺杂浓度、种子层的引入对AZO薄膜的光电性能有重要影响。无种子层时,掺杂浓度为0.50at%的AZO薄膜在5%H2、95%N2还原气氛下于550℃保温60 min得到最优电学性能,方块电阻约为166Ω/□,电阻率约为1.99×10-3Ω·cm;预镀AZO种子层所制备薄膜方块电阻下降到约42Ω/□,电阻率下降到约7.56×10-4Ω·cm。

应变Si_(1-x)Ge_x材料掺杂浓度的表征技术

在分析研究Si1 -xGex 材料多子迁移率模型的基础上 ,建立了Si1 -xGex 材料电阻率与其Ge组分、掺杂浓度及温度关系的曲线谱图 .同时 ,通过对半导体材料掺杂浓度各种表征技术的分析和实验研究 ,提出了采用四探针法表征Si1 -xGex 材料掺杂浓度的技术 .此表征技术与Si材料掺杂浓度的在线检测技术兼容 ,且更加简捷 .此表征技术的可行性通过实验及对Si1 -xGex

低掺杂浓度Nd:YVO_4激光器的输出特性研究

在对Nd:YVO_4晶体的掺杂浓度和晶体长度对激光器性能的影响进行了分析后,报道了利用掺杂浓度为0.3at％,通光长度为10mm的Nd:YVO_4晶体作为增益介质,带光纤耦合的激光二极管端面抽运的Nd:YVO_4激光器。在抽运功率为27.365W时,获得了14.85W的TEM_(00)模输出,光一光转换效率为60.49％,斜效率达64.5％。

基于Ir(ppy)_2acac的掺杂浓度对OLED器件发光性能影响研究

制备了结构为:ITO/MoO3(40nm)/NPB(40nm)/TCTA(10nm)/CBP:Ir(ppy)2acac(x%)(30nm)/BCP(10nm)/Alq3(40nm)/LiF(1nm)/Al(100nm)的器件,Ir(ppy)2acac为绿色磷光染料,x分别为4%、6%、8%、10%。通过调节绿色磷光染料的掺杂浓度,对器件的发光性能进行了研究,发现在掺杂浓度为8%,亮度为490cd/m2,器件获得最高电流效率为69.43cd/A,相比4%的器件高出27.5%。分析原因是掺杂浓度越高,载流子在绿色染料上复合的几率越高;CBP与Ir(ppy)2acac的LUMO能级均为2.5eV,注入主体CBP上的电子可以直接传递给掺杂染料,避免电子对掺杂染料传递过程中的能量损失;较高的掺杂浓度更有利于载流子的传输。然而,较高的掺杂浓度会引起三线态激子的猝灭效应。另外,由于TCTA、BCP为载流子阻挡材料,具有较高的三线态能量,可以将载流子和激子限制在发光层内。

Ni掺杂浓度对硅纳米线光电性质的影响

利用基于密度泛函理论的第一性原理,对不同直径和浓度Ni掺杂硅纳米线的形成能、能带结构、态密度和光学性质进行了计算,结果表明:杂质Ni的形成能随硅纳米线直径的减小和掺杂浓度的降低而下降,这说明直径越大的硅纳米线掺杂越困难,杂质浓度越高的硅纳米线越不稳定.Ni掺杂在费米能级附近及带隙中引入杂质能级,其主要来自Ni的3d轨道,杂质能级扩展成杂质带,改变Ni的掺杂浓度可改变硅纳米线的带隙,改善其导电性.另外,还发现掺杂浓度明显改变了硅纳米线的吸收强度和宽度.

掺杂浓度对Al-F共掺杂ZnO透明导电薄膜性能的影响

通过溶胶-凝胶法制备了不同Al-F掺杂浓度的ZnO薄膜,研究了薄膜的晶体结构、表面形貌、电阻率和透光性随着掺杂浓度的变化情况。结果表明:制备的ZnO∶F∶Al薄膜具有高度的C轴择优取向性,薄膜表面平整、晶粒均匀致密。当Al3+和F-的掺杂浓度皆为0.75at%时,薄膜的平均晶粒尺寸最大为43.8nm;导电性能最好,电阻率可低至1.02×10-2Ω.cm;在可见光范围内薄膜的平均透过率超过90%,吸收边出现明显的蓝移现象。

掺杂浓度对AZO薄膜结构和性能的影响

采用溶胶-凝胶工艺在玻璃基片上制备Al3+掺杂型的ZnO(AZO)透明导电薄膜,对薄膜进行了XRD和SEM分析,并对其光电性能作了详细的研究.结果表明:薄膜为纤锌矿型结构,呈c轴方向择优生长;薄膜的可见光透过率可达80%以上;Al3+掺杂型的ZnO透明导电薄膜的电阻率为1.5×10-2～8.2×10-2 Ω·cm.

不同偏置条件下基区掺杂浓度对NPN双极晶体管电离辐照的影响

对相同工艺制作但基区掺杂浓度不同的国产NPN双极晶体管,在不同偏置条件下进行60Co-γ辐照效应和退火特性研究。结果显示:基区掺杂浓度不同,NPN双极晶体管辐照响应也不相同,低基区掺杂浓度的晶体管辐照损伤要明显大于高基区掺杂浓度的晶体管辐照损伤;偏置条件不同,晶体管辐照响应也有很大差别,反向偏置辐照NPN晶体管参数退化较正向偏置严重。并对对实验现象的相关机理进行了分析。

掺杂浓度对多晶硅纳米薄膜应变系数及其线性度的影响

利用低压化学气相沉积（LPCVD）技术制备了不同掺杂浓度的多晶硅纳米薄膜，并对样品的压阻特性进行了测试．采用最小二乘法对实验数据进行拟合，得到了应变系数及其线性度与掺杂浓度的关系．实验结果表明：掺杂浓度从8．1×10^18cm^-3变化至7．1×10^20cm^-3，多晶硅纳米薄膜的纵向和横向应变系数先增加再减小，最后基本不再随掺杂浓度而变化，且纵向应变系数大于横向应变系数：掺杂浓度低于4.1×10^19cm^-3时，应变系数的非线性较大，且随掺杂浓度的升高而迅速减小；掺杂浓度高于4．1×10^19cm^-3时，应变系数的非线性较小并出现波动现象，同时纵向应变系数的非线性小于横向应变系数的非线性．利用隧道压阻理论对实验结果进行了分析．结合以前的研究结果可知，适合传感器制作的多晶硅纳米薄膜的优化掺杂浓度应为（2．0～4．1）×10^20cm^-3，为进一步利用多晶硅纳米薄膜制作传感器提供了非常有价值的参考信息．

场终止型IGBT基区掺杂浓度计算的新方法

基于场终止型IGBT的结构特点与工作机理,提出了一种通过提取IGBT拖尾电流计算基区掺杂浓度新方法,该方法针对已有商用器件只需测试端口电气参数而无需破坏性实验,具有易操作、准确性高的特点。最后分析了一般硬开关和附加吸收电路对IGBT关断拖尾电流测试的影响,提出一种新的测试电路并进行了拖尾电流提取实验,同时也验证了该方法的准确性。

四探针法测量应变Si_(1-x)Ge_x掺杂浓度

在对Si1-xGex材料多子迁移率模型分析基础上,建立了Si1-xGex材料电阻率与其Ge组分、掺杂浓度关系的曲线图谱.经过对半导体材料掺杂浓度各种表征技术的分析和实验研究,提出了采用四探针法表征Si1-xGex材料掺杂浓度的技术.该表征技术与Si材料掺杂浓度的在线检测技术相容,且更加简捷.通过实验及对Si1-xGex材料样品掺杂浓度的现代理化分析验证了其可行性.

同一上转换机理下Yb^(3+)掺杂浓度对发光强度比值的影响

通过固相反应法制备了Ho3+/Yb3+共掺杂ZrO2-ZnO粉末和Er3+/Yb3+共掺杂不同基质材料的样品,在980nm激发下测量了各样品的绿色和红色上转换发光,分析了各波段的上转换发光机理。在同一上转换机理下,当Yb3+的掺杂浓度增加时,绿光对红光的上转换强度比值呈现出一定规律的变化趋势。这是由于Yb3+的掺杂浓度会影响样品的测试温度,从而改变样品的上转换发光特性。

一种测量外延层厚度及掺杂浓度的改进方法

在双台面SiGeHBT加工工艺过程中,采用RIE工艺刻蚀发射极台面时,为了避免等离子轰击对外基区表面造成损伤,同时为了防止过刻到基区,必须严格控制发射极台面的高度,从而必须准确知道未刻蚀前的厚度和刻蚀后的厚度。现有的许多对材料厚度及掺杂浓度的分析方法,具有各自的优缺点。本文提出了一种可以同时检测外延层的厚度及掺杂浓度分布的方法,这种方法具有简单、高效、低成本的优点。