CZTS/g-C_(3)N_(4) Ⅰ型异质结中可见光驱动催化活性的提高

为了提高Cu_(2)ZnSnS_(4)(CZTS)光催化降解罗丹明B(RhB)的速率,本文采用水热法成功制备了CZTS/g-C_(3)N_(4)复合结构的Ⅰ型异质结并首次将CZTS/g-C_(3)N_(4)应用于光催化降解有色染料RhB。结果表明,g-C_(3)N_(4)附着在花状CZTS表面,两者形成Ⅰ型异质结。CZTS作为g-C_(3)N_(4)的电子陷阱,提高了载流子的分离效率。光催化降解RhB的结果表明,CZTS/g-C_(3)N_(4)复合结构可以提高RhB的光催化降解效果。RhB的最佳光催化效率在60min内达到98.63%。

基于倒金字塔结构的自供电Si/PEDOT:PSS异质结光电探测器

随着光电器件的进一步发展,陷光结构得到广泛关注,但是倒金字塔结构、尺寸与其陷光性能之间的关系有待深入研究。本文采用铜银共辅助腐蚀法制备倒金字塔结构并实现倒金字塔结构的尺寸在1μm以下调控,研究发现平均尺寸为1μm倒金字塔结构具有最优异的陷光性能。将具有优异陷光性能的倒金字塔结构硅衬底应用于Si/PEDOT:PSS异质结光电探测器,该光电探测器在外加0 V偏压条件下对980 nm波长的光具有61mA/W的响应度和9.20×10^(12)Jones的比探测率,实现了卓越的光电响应性能。本文为高性能Si/PEDOT:PSS异质结光电探测器的制备提供了一种新思路,证明了倒金字塔结构具有广阔的应用前景。

基于倒金字塔减反射结构的多晶黑硅及其高效太阳电池

采用酸体系的纳米重构(Nano structure rebuilding,NSR)溶液对黑硅纳米结构进行重构,得到不同尺寸的倒金字塔减反射微结构,实现了低成本纳米减反射微结构多晶黑硅(Multicrystalline-black silicon,mc-bSi)太阳电池的量产。先用Ag金属催化腐蚀(Metal assisted chemical etching,MACE)对砂浆切割(Multi wire slurry sawn,MWSS)多晶硅片(Multicrystalline silicon,mc-Si)进行了研究,发现倒金字塔结构的面夹角均为54.7°,且500nm尺寸大小的倒金字塔结构黑硅太阳电池的转换效率达到了18.62%,电池的表面反射率降低至3.29%。研究了Ag/Cu双原子催化腐蚀法对金刚线切割(Diamond wire sawn,DWS)多晶硅片的制绒效果,发现多晶硅片表面金刚线切割痕几乎消失不见,采用倒金字塔尺寸为600nm的DWS片样品制备出了性能最佳的太阳电池,其开路电压Voc为640mV,短路电流密度Jsc为37.35A/cm2,填充因子FF为79.91%,最高效率为19.10%,高于同结构的MWSS多晶黑硅太阳电池。

InP和GaAs中的Mg^+离子注入

本文研究了Mg^+离子注入InP和GaAs中的电学性能和辐射损伤行为.范德堡霍尔方法测量和电化学C-V测量均表明,快速热退火方法优于常规热退火方法,共P^+注入结合快速热退火方法能进一步减小注入Mg杂质的再分布,使电激活率大大提高。卢瑟福沟道分析则表明,相同注入条件下,InP中的辐射损伤较GaAs中大得多,大剂量注入损伤经热退火难于完全消除.

半绝缘InP中Si^++P^+双注入的电学特性

研究了在200℃热靶条件下经Si^+单注入和S^++P^+双注入的半绝缘InP常规热退火和快速热退火后的电学特性。热退火后,双注入样品中的电学性能优于单注入样品。采用快速热退火后,双注入的效果更加显著。Si^+150keV,5×10^(14)cm^(-2)+P^+160keV,5×10^(14)cm^(-2)双注入样品经850℃、5秒快速效退火后,最高载流子浓度达2.6×10^(19)cm^(-3),平均迁移率为890cm^2/V·s。

真空热处理制备β-FeSi2光电薄膜的研究

磁控溅射法沉积的Fe／Si多层膜和Fe单层膜经真空热处理后制备了β-FeSi2薄膜。[Fe1nm／Si3.2nm]60多层膜在〈880℃温度下真空热处理2h后，样品均呈现β（220）／（202）择优取向，而Fe单层膜制备的样品则易形成β-FeSi2与ε-FeSi相的混合物，且取向杂乱。在920℃真空热处理后，两种样品都形成了α-FeSi2薄膜。原子力显微镜分析表明，样品表面粗糙度随热处理温度升高而变大，最大表面均方根粗糙度约为16nm。卢瑟福背散射分析发现，Fe／Si多层膜样品热处理过程中元素再分布很小。根据光吸收谱测量，Fe／Si多层膜制备的β-Fesi2薄膜的禁带宽度为0．88eV。

Si^＋注入InP材料的欧姆接触特性研究

本文报道Ｓｉ＋注入ＩｎＰ材料与ＡｕＧｅＮｉ合金和Ｗ金属膜的欧姆接触特性．发现Ｓｉ＋单注入样品与二者均形成较好的欧姆接触，共Ｐ＋注入的样品中比接触电阻则大大下降（约小一个数量级）．卢瑟福背散射分析表明，６００℃热处理后Ｗ金属膜与ＩｎＰ界面作用很小，而８００℃热处理后界面有一定的互扩散．

非掺杂InP的低温光致发光研究

研究了2K低温下非有意掺杂InP单晶的光致发光谱,对近带边的辐射跃迁进行了仔细分析,报道了InP单晶在大功率光激发时束缚于中性施主的激子跃迁发光相对减弱、而束缚于中性受主的激子跃迁发光相对增强的现象,并探讨了其机制,确认了材料中存在Mg、Zn等残余受主杂质,并计算得到Mg受主的离化能为41.5meV.

半绝缘GaAs中Mg^++P^+双注入研究

本文对Mg^+和P^+双离子注入半绝缘GaAs的行为进行了研究.发现不论是常规热退火还是快速热退火,共P^+注入都能有效地提高注入Mg杂质的电激活率,其效果优于共As^+注入,共P^+注入的最佳条件是其剂量与Mg^+离子剂量相同,电化学C—V测量表明,双注入样品中空穴分布与理论计算值接近,而单注入样品中则发生严重偏离,快速热退火较常规热退火更有利于消除注入损伤.

Si/Co/Cu/Co多层膜中巨磁电阻效应及与微结构的关系

用超高真空电子束蒸发方法在S i(100)衬底上制备了S i/Co/Cu/Co多层膜。发现当S i层厚度达到0.9 nm时,多层膜中开始出现较强的平面内各向异性巨磁电阻效应。在S i 1.5 nm/Co 5 nm/Cu 3 nm/Co 5 nm多层膜中,作者在其易轴上得到了5.5%的巨磁电阻值和0.7%/O e的磁场灵敏度。用X射线衍射和透射电镜研究了S i/Co界面之间的相互扩散,发现在S i层与Co层间形成了Co-S i化合物层,这个硅化物界面层诱导了其上的Co/Cu/Co三明治膜中的平面内磁各向异性乃至整个多层膜的平面内各向异性巨磁电阻效应。原子力显微镜表面形貌分析表明,随S i层厚度增大,Co/Cu/Co三明治膜的界面平整度得到改善,从而使巨磁电阻值增大。

Zn铁氧体纳米晶的磁性及微结构研究

通过高能球磨方法由α-Fe2O3+ZnO混合粉体制得的Zn铁氧体纳米晶具有非正型分布的尖晶石结构,表现为亚铁磁性,其比饱和磁化强度σs=16.4emu/g。通过适当的热处理可以使Zn铁氧体的结构向正型分布转变;使其磁性向顺磁性转变。

银铜双原子MACE法可控制备倒金字塔多晶黑硅的结构与性能

采用一步银铜双原子金属辅助化学腐蚀法,室温下在多晶硅表面制备纳米陷光结构,再利用纳米结构修正溶液在温度为50℃时对硅片进行各向异性重构,可控制备出不同尺寸的倒金字塔陷光结构.用分光光度计测量了多晶硅表面的反射率,用扫描电镜观察了多晶硅表面形貌,用少子寿命测试仪测量了多晶硅钝化后的少子寿命.结果表明:影响倒金字塔结构尺寸的主要影响因素是制备态黑硅纳米结构的深度,当深度越深,最终形成的结构尺寸也越大;纳米结构修正溶液重构时间越长,所形成的倒金字塔结构尺寸越大,反射率也变大;经原子层沉积钝化后的倒金字塔结构中少子寿命随其尺寸的增大而增加;当倒金字塔边长为600nm时综合效果最佳,反射率为9.87%,少子寿命为37.82μs.

100μm大晶粒多晶硅薄膜的铝诱导法制备

以Corning Eagle 2000玻璃为衬底,用磁控溅射法制备了glass/a-Si/Si O2/Al叠层结构,于Ar气保护下退火,制备了具有很强的(111)择优取向,最大晶粒尺寸达100μm的铝诱导晶化多晶硅薄膜。研究结果表明,非晶硅的氧化时间越长,所制备的多晶硅晶粒尺寸越大,当氧化时间达约47h后,再延长氧化时间对薄膜性能的影响不明显。还发现退火温度越高,晶粒越小,但是反应速率越快。

膨胀石墨/石蜡复合相变材料的碳纳米管掺杂改性研究

为了制备兼具高相变潜热和高导热系数的膨胀石墨/石蜡(EG/PA)复合相变材料,使用真空浸渍法并通过碳纳米管(CNTs)掺杂对复合相变材料进行了改性。导热性能测试分析发现,当复合相变材料中石蜡质量分数较高时,CNTs掺杂可以有效地增强复合相变材料的导热系数,并且随着CNTs掺杂含量的提高复合相变材料的导热系数也逐渐增大,但是当CNTs掺杂量高于0.8%(质量分数)时导热系数增大速度变慢,因此优化的CNTs掺杂含量为0.8%(质量分数)。在此优化参数下,复合相变材料的熔化潜热从145.27J/g变到144.39J/g几乎没有变化,而导热系数从2.141W/(m·K)提升至4.106W/(m·K),提升了约1倍,并且在100次热循环之后仍然保持很好的储热能力,具有较好的热循环稳定性。

氧化铝膜对铝诱导制备多晶硅薄膜的影响

为了考察硅铝界面氧化铝膜对铝诱导多晶硅的影响,本文用磁控溅射方法制备了界面有无氧化铝膜的硅铝复合结构。XRD测试表明两种铝诱导方法均制备了具有(111)高度择优取向的多晶硅薄膜。光学显微镜和扫描电镜照片显示,有氧化铝膜时铝诱导的多晶硅薄膜有两层,下层为大晶粒(40μm-60μm)枝晶状多晶硅,拉曼谱显示其结晶质量接近单晶,而上层膜晶粒较小,结晶质量较差。无氧化铝膜时铝诱导的多晶硅薄膜只有单层结构,其晶体结构和结晶质量都与有氧化铝膜时铝诱导的上层多晶硅薄膜相似。结果表明,硅铝界面上氧化铝的存在大大提高了铝诱导多晶硅薄膜的质量,但是另一方面也限制了铝诱导多晶硅的晶化速率。

抛光铜箔衬底上石墨烯可控生长的研究

本文报导以固态聚苯乙烯为碳源,经机械抛光和电化学抛光双重处理的铜箔为衬底,用CVD法进行石墨烯可控生长的研究结果。用光学显微镜、原子力显微镜、拉曼光谱、光透射谱、扫描隧道显微镜和场发射扫描电镜对生长的石墨烯进行了表征。研究发现经过抛光处理的铜箔由于其平整的表面和很低的表面粗糙度,在其上生长的石墨烯缺陷少,结晶质量高。而未经抛光处理的铜箔在石墨烯生长过程中,铜箔不平整的表面台阶会破坏其上生长的石墨烯的微观结构,在生长的石墨烯二维结构中产生高密度晶界和缺陷。还在双重抛光处理的铜箔上实现了石墨烯的层数可控生长,结果表明固态碳源聚苯乙烯的量为15 mg时可生长出单层石墨烯,通过控制固态源重量得到了1～5层大面积石墨烯。

银铜双原子MACE法制备多晶硅陷光结构及其性能的研究

采用一步银铜双原子金属辅助化学腐蚀(MACE)法,于室温下在多晶硅表面制备纳米陷光结构,研究了腐蚀时间及银铜摩尔比对多晶硅表面反射率和形貌的影响。用分光光度计测量了多晶硅表面的反射率,用扫描电镜观察了表面形貌。发现银铜双原子MACE法所形成的结构比银单原子或铜单原子MACE法所形成的结构更加平整且具有更低的表面反射率室温下经过银铜两种金属原子协同催化腐蚀后,在银铜原子摩尔比低于1/10时多晶硅表面形成了纳米多孔状与槽状结构共存的复合结构,在银铜原子摩尔比高于1/5时多晶硅表面形成密集的纳米线结构。研究结果表明,孔状与槽状的复合结构具有良好的陷光效果,当银铜原子摩尔比为1/10,腐蚀时间为180s时,多晶硅的反射率达到最低,仅为6.23%。

衬底温度和氢气退火对ZnO:Al薄膜性能的影响

采用射频磁控溅射法在石英玻璃衬底上制备了性能良好的透明导电ZnO:Al薄膜,并研究了衬底温度和氢气退火对薄膜结构和光电性能的影响。结果表明,衬底加热可以改善薄膜结晶质量和c轴择优取向,减小内应力,并提高其电学性能。经稀释氢气退火后,500℃沉积的薄膜电阻率由9.4×10-4Ω.cm减小到5.1×10-4Ω.cm,迁移率由16.4cm2.V-1.s-1增大到23.3 cm2.V-1.s-1,载流子浓度由4.1×1020cm-3提高到5.2×1020cm-3,薄膜的可见光区平均透射率仍达85%以上。禁带宽度随着衬底温度的升高和氢气退火而展宽。

热丝CVD法在单晶硅衬底上低温外延生长Si和Ge薄膜的研究

采用热丝CVD法在单晶Si衬底上进行了Si和Ge薄膜的低温外延生长,用XRD和Raman谱对其结构性能进行了分析。结果表明:在衬底温度200℃时,Si(111)单晶衬底上外延生长出了Raman峰位置为521.0cm-1;X射线半峰宽(FWHM)为5.04cm-1。结晶质量非常接近于体单晶的(111)取向的本征Si薄膜;在衬底温度为300℃时,在Si(100)单晶衬底上异质外延,得到了Raman峰位置为300.3cm-1的Ge薄膜,Ge薄膜的晶体取向为Ge(220)。研究表明热丝CVD是一种很好的低温外延薄膜的方法。

氧气流量对射频磁控溅射制备Cu_2O薄膜性能的影响

通过磁控溅射方法在玻璃衬底上制备Cu2O薄膜,采用X射线衍射(XRD)、分光光度计、原子力显微镜(AFM)和X射线光电子能谱(XPS)等研究了氧气流量对Cu2O薄膜性能的影响。结果表明:氧气流量为4.2 sccm时,薄膜为单相的Cu2O,具有较高的结晶质量和可见光透过率,光学带隙为2.29 eV,薄膜的导电类型是p型且空穴浓度为2×1016cm-3。通过XPS能谱分析Cu 2p和O 1s结合能,确定了薄膜中Cu以+1价存在。