Hg_(0.72)Cd_(0.28)Te扫描隧道谱的模型解释

本工作利用截面扫描隧道显微镜(XSTM)研究了分子束外延生长的Hg_(0.72)Cd_(0.28)Te薄膜。扫描隧道谱(STS)测量表明,此碲镉汞材料的电流-电压(I/V)隧道谱呈现的零电流平台宽度(隧道谱表观带隙)比其实际材料带隙增大约130%,说明存在明显的针尖诱导能带弯曲(TIBB)效应。扫描隧道谱三维TIBB模型计算发现低成像偏压测量时获取的I/V隧道谱数据与理论计算结果有令人满意的一致性。然而较大成像偏压时所计算的I/V谱与实验谱线在较大正偏压区域存在一定偏离。这是目前的TIBB模型未考虑带带隧穿、缺陷辅助隧穿等碲镉汞本身的输运机制对隧道电流的影响造成的。

Ti掺杂SnS_(2)吸附气体分子的第一性原理研究

基于第一性原理构建了本征SnS_(2)和Ti原子替换Sn原子掺杂SnS_(2)的几何结构,分析了CO、NO_(2)、NO、SO_(2)、NH_(3)五种气体在两种材料表面的吸附特性。对每种气体分子测试了三种吸附位置并确定了最佳吸附位置,计算了吸附能、转移电荷、恢复时间、态密度、功函数以了解吸附机理。研究发现,CO和SO_(2)在本征SnS_(2)上的吸附能力较弱,NO、NO_(2)和NH_(3)在本征SnS_(2)上的吸附能力较强。而Ti原子替换Sn原子掺杂SnS_(2)的结构是相对稳定的,其形成能为-8.028eV。同时这五种气体分子在其表面上的吸附能都有不同程度的增加。结果表明,Ti原子替换Sn原子掺杂SnS_(2)提高了SnS_(2)材料的气体吸附性能,同时其制备方法贴合实际,可以考虑用于制作气体传感器的材料。

Ir掺杂MoSe_(2)吸附气体分子的第一性原理研究

基于第一性原理,通过密度泛函理论(DFT)分析了CO、SO_(2)、H_(2)S、NH_(3)、CH_(4)和C3H6O气体分子在掺杂贵金属Ir的MoSe_(2)体系上的吸附,研究了基底材料的能带结构和电子性质,以及目标气体分子与掺杂Ir的MoSe_(2)之间的吸附能、吸附距离、电荷转移、态密度、功函数和恢复时间。计算结果表明Ir掺杂后材料的形成能为-5.43 eV,表明掺杂Ir原子是自发的放热反应,在Se空位的MoSe_(2)超胞中掺杂Ir原子后体系是稳定的。材料的带隙从掺杂前的1.46 eV降至掺杂后的0.77 eV,说明掺杂增大了基底材料的载流子浓度,提高了材料表面的转移电荷量。相比本征体系,掺杂体系增大了SO_(2)、H_(2)S和NH_(3)吸附能,显著缩短了吸附距离,提高了二维MoSe_(2)对气体分子的吸附能力,增加了转移电荷量,增强了气体分子与基底表面的电子相互作用,从而提高了二维MoSe_(2)对SO_(2)、H_(2)S和NH_(3)的气敏性能,为开发基于MoSe_(2)的高性能气体传感器提供了理论参考。

腐蚀介质在γ-Fe(111)表面吸附的第一性原理研究

氯化物熔盐作为传热储热工质,在太阳能热发电系统中应用时会造成金属管道的腐蚀和失效,严重威胁系统的运行安全.本文采用第一性原理方法,构建了不同腐蚀介质(Cl原子、H原子、O原子、OH基团以及H_(2)O分子)在γ-Fe(111)表面的吸附微观物理模型,并阐明了其吸附性能.结果发现:Cl原子和H原子在γ-Fe(111)表面最稳定的吸附点位为Fcc位,O原子和OH基团最稳定的吸附位点为Hcp位,H_(2)O分子最稳定的吸附位点位Top位.另外,O原子在γ-Fe(111)表面的吸附能和得到的电荷数最大,分别为-8.073 eV和0.53.这为管道的腐蚀研究提供了理论支撑.

Al掺杂硅烯材料吸附气体分子的第一性原理研究

通过Al原子吸附和取代的方法对硅烯材料进行掺杂,基于第一性原理计算方法研究了Al掺杂硅烯材料的吸附特性,分析H_(2)、SO_(2)和NH_(3)气体分子在其表面的吸附过程。研究发现,Al吸附硅烯体系由于强的物理吸附对H_(2)敏感,吸附能为-0.51 eV;SO_(2)和NH_(3)以成键的方式吸附在两种掺杂材料上,其中Al取代硅烯体系吸附SO_(2)后打开了0.3 eV的带隙,吸附能为-1.19 eV;Al吸附硅烯体系吸附SO_(2)后带隙缩小,吸附NH_(3)后带隙增大,吸附能分别为-1.01和-0.96 eV。结果表明,Al原子的吸附和取代提高了硅烯材料的吸附性能,为研究Al掺杂硅烯材料的储氢和气敏性能提供理论参考。

MoS_(2)和MoTe_(2)同质结和异质结中的表面电势排列

过渡金属硫族化合物(TMD)薄层仅改变几何形状(如层厚)就可调节带隙、电子亲和势和费米能级,使器件设计更灵活。但因缺乏费米能级排列信息,TMD同质/异质结器件常因未知的能带弯曲而偏离预期。利用扫描开尔文探针显微镜(SKPM)表征了TMD同质/异质结,结果显示,Mo S_(2)和Mo Te_(2)同质结的费米能级随层厚增加向本征费米能级移动(背景掺杂浓度降低),而Mo Te_(2)/Mo S_(2)异质结中探测到宽耗尽区和强光响应,同时给出表面污染(分子尺度)对单层TMD表面电势的影响。上述发现将在器件设计中帮助精准堆叠范德华(vdW)层。

基于ZnO中空纳米纤维的甲醛气体传感器研究

以静电纺聚乙烯吡咯烷酮(PVP)纳米纤维为牺牲性模板,利用原子层沉积结合高温煅烧工艺制备ZnO中空纳米纤维,并以此为敏感材料构建了甲醛气体传感器.传感器的最佳工作温度为200℃,对体积分数为5×10^(-5)甲醛气体的灵敏度最高可以达到73.通过对比研究得知,传感器的灵敏度与ZnO中空纳米纤维的表面耗尽层空间占比正相关. ZnO中空纳米纤维独特的中空结构和较小的壳层厚度,增大了表面电子耗尽层在纤维中的空间占比,从而提高了传感器的灵敏度.

直流磁控溅射ZnO:Al薄膜的光电和红外发射特性

以锌、铝合金 (ω(Al) =3% )为靶材 ,利用直流反应磁控溅射法制备了系列掺铝氧化锌ZnO :Al(ZAO)薄膜样品 ,通过X射线衍射 (XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、分光光度计、霍耳效应及红外发射率测量仪等测试仪器或方法表征了样品的结构、形貌、光学、电学及红外发射特性 .测得样品最低电阻率达到 1 .8× 1 0 -6(Ω·m) ,最大禁带宽度为 3.47eV ,可见光区平均透过率达到 90 % ,8～ 1 4μm波段平均红外发射率在 0 .2 6～ 0 .9之间 .上述特性均随衬底温度和溅射功率的变化有着规律的变化 .当方块电阻小于 45Ω时 ,薄膜在 8～ 1 4μm波段平均红外发射率与方块电阻遵循二阶函数变化规律 .

单晶硅表面金字塔生长过程的实验研究

在普通碱液中添加一种特殊的添加剂,在不同时间下对单晶硅表面进行刻蚀.用扫描电子显微镜观察样品表面形貌,结果显示:单晶硅片放入加入添加剂2mL的刻蚀液中,经过10min刻蚀后晶体表面零星出现大小不一的金字塔,并有大面积的平滑区;刻蚀15min后金字塔大小趋向一致,平滑区面积缩小;刻蚀20min硅片表面形成平均尺寸为2～4μm金字塔绒面结构,并且均匀性好、覆盖率高;刻蚀25min后,进入过腐蚀阶段,金字塔出现变大的现象.研究表明:与传统碱腐蚀相比,添加剂可以缩短单晶硅刻蚀时间,并获得较为理想的绒面结构,在工业上应用可以降低生产成本和生产时间,提高生产率.

GaAs表面硫钝化工艺新研究

为得到GaAs表面稳定的钝化层,以(NH4)2S为主要对象,首先研究不同溶剂对钝化效果的影响,得出溶液极性越小,钝化效果越好的结论;研制出一种新的钝化溶液:Se+(NH4)2S+叔丁醇。通过光致发光(PL)谱对比(NH4)2S+去离子水、(NH4)S2+异丙醇、(NH4)2S+叔丁醇、Se+(NH4)2S+叔丁醇等几种不同含硫溶液钝化GaAs(100)表面的发光特性。通过测试PL发光谱发现,Se+(NH4)2S+叔丁醇溶液处理的GaAs(100)表面发光强度最强,是未做钝化处理的25倍左右。钝化处理后的基片在空气中放置数小时,PL谱未见明显退化。得出Se+(NH4)2S+叔丁醇不论从发光强度还是稳定性来说,都是较为理想的钝化溶液。

Co在Si(100)表面化学吸附的电子结构和性质

用紧束缚下的Muffin tin轨道线性组合方法研究了单层Co原子在理想的Si(10 0 )表面的化学吸附 .计算了Co原子在不同位置时吸附体系的能量 .结果表明 ,Co原子在C位 (四度位 )时吸附最稳定 ,在Co/Si(10 0 )界面存在Co、Si混合层 .同时对电子转移情况和层投影态密度进行了研究 .

α-SiO_x∶H钝化Cz-Si表面的工艺优化与机制分析

氢化非晶氧化硅(α-SiOx∶H)是一种优质的硅片表面钝化材料。采用PECVD法,以SiH4、CO2和H2作为气源制备α-SiOx∶H薄膜钝化Cz-Si表面,研究了沉积气压和CO2∶SiH4流量比对钝化效果的影响规律及作用机制。采用准稳态光电导法测试了硅片的有效少子寿命并依此计算出其表面复合速率以对薄膜的钝化效果进行定量表征,采用光谱型椭偏仪测试了样品的介电常数虚部ε2谱对样品微观结构进行了定性分析。结果表明,(1)在所研究范围内,氧掺入非晶硅薄膜使得薄膜结构趋向非晶化,沉积气压主要对薄膜中的空位浓度造成影响,而CO2/SiH4流量比的增加可增加薄膜中的H含量并改变了硅氢键的结构,从而影响薄膜的钝化效果;(2)在CO2/SiH4流量比为3.0/3.0mL/min,沉积气压为22Pa条件下获得了最优钝化效果,钝化后硅片有效少子寿命为975μs,表面复合速率为3.9cm/s。

多种含硫溶液钝化(100)GaAs表面的实验研究

为实现GaAs表面的钝化,以Na2S、(NH4)2S、CH3CSNH2为主要研究对象,通过对比实验研究得出较为理想的湿法钝化液。通过光致发光(PL)谱研究了(NH4)2S+叔丁醇、CH3CSNH2+NH4OH、CH3CSNH2+叔丁醇三种不同含硫溶液钝化(100)GaAs表面后的发光特性。PL谱测试发现,(NH4)2S+叔丁醇饱和溶液处理过的(100)GaAs表面光致发光强度最强,PL谱的相对发光强度是未做钝化处理的10倍左右。因此得出(NH4)2S+叔丁醇饱和溶液是较为理想的(100)GaAs表面钝化液。

有机硅改善环氧树脂性能的研究

为提高综合性能 ,用少量有机硅树脂对环氧树脂进行改性 ,然后利用多功能电子能谱研究复合体系中有机硅树脂的迁移特性 ,研究有机硅与环氧树脂复合体系的介电温谱和动态力学性能。结果表明 ,在环氧树脂复合体系中 ,有机硅树脂具有表面富集趋势 ;随着硅树脂浓度的增加 ,相对介电常数减小 ,介质损耗因数在低温区无明显改变 ,而在高温区则有较明显的增大 ;贮能模量随硅树脂浓度的增加而降低 。

温度对硅纳米薄膜杨氏模量的影响

采用分子动力学方法计算了100K、300K、400K和500K四个温度下硅纳米薄膜[110]与[10]两个方向上的杨氏模量.结果表明,[110]与[10]两个方向杨氏模量有较大差别,约为25GPa;[110]与[10]的杨氏模量随温度变化的斜率几乎一样,为-0.007Gpa/K.研究还表明,[110]与[10]两个方向具有几乎相等的热膨胀系数,量级在10-6/K.

Si(001)衬底上闪锌矿ZnO的制备与分析

采用分子束外延方法在室温下于Si(001)表面上生长ZnO材料。实验发现:样品为闪锌矿和六角结构的ZnO混合多晶薄膜,其表面分布着一系列具一定取向的近似长方形的纳米台柱结构。在不同参数的高温退火后,这些梯形台柱将变小,形成梯形纳米环,或分解为较小的纳米柱及其团簇结构等。分析表明:ZnO混合多晶薄膜的形成,以及表面纳米台柱的演变,与Si(001)衬底、较低温的生长温度及热效应等因素相关联。

砷化镓晶片表面的XPS研究

用X射线光电子能谱分析技术 (XPS)研究了几种砷化镓抛光片及经不同表面处理方法处理的砷化镓晶片表面的化学计量比和表面化学组成。结果表明砷化镓抛光片的表面自然氧化层中含有Ga2 O3、As2 O5、As2 O3及元素As;表面化学计量比明显富镓 。

缓冲层生长温度对In_(0.82)Ga_(0.18)As薄膜结构及电学性能的影响(英文)

采用低压金属有机化学气相沉积(LP-MOCVD)技术,两步生长法在InP衬底上制备In0.82Ga0.18As材料。研究缓冲层的生长温度对In0.82Ga0.18As薄膜的结构及电学性能的影响。固定外延薄膜的生长条件,仅改变缓冲层生长温度(分别为410,430,450,470℃),且维持缓冲层其他生长条件不变。用拉曼散射研究样品的结构性能,测量四个样品的拉曼散射光谱,得到样品的GaAs的纵向光学(LO)声子散射峰的非对称比分别为1.53,1.52,1.39和1.76。测量样品的霍耳效应表明,载流子浓度随缓冲层生长温度变化而改变,同时迁移率也随缓冲层生长温度变化而改变。通过实验得出:缓冲层的生长温度能够影响In0.82Ga0.18As薄膜的结构及电学性能。最佳的缓冲层生长温度为450℃。

晶格热振动对极性半导体膜中电子-表面声子强耦合极化子自陷能的影响

采用 Huybrechts线性组合算符和变分法 ,讨论了晶格热振动对极性半导体膜中电子 -表面光学 (SO)声子强耦合和电子 -体纵光学 (L O)声子弱耦合体系的影响 ,得到了极化子自陷能随膜厚和温度变化的规律 ,对 Cd F2半导体膜进行了数值计算 ,结果表明 ,Cd F2 极性半导体膜中表面光学声子和体纵光学声子对极化子自陷能的贡献分别在薄膜和宽膜情况下起主导作用 .并且发现 Cd F2 半导体膜中的不同支声子与电子相互作用对极化子自陷能的贡献 ,以及极化子的总自陷能都将随温度的升高而减小 ,这表明晶格热振动将削弱电子

热退火对ZnO薄膜表面形貌与椭偏特性的影响

利用原子力显微镜(AFM)和椭偏仪对溅射制备的硅基ZnO薄膜的热退火表面形貌与椭偏特性进行了研究。结果发现:未退火或低温退火(≤850℃)薄膜的形貌呈现较弱的各向异性,晶粒尺寸大小较为均匀,尺寸约为50 nm。当经高温退火后,ZnO薄膜的晶粒尺寸明显增大,同时伴随晶粒尺寸分布非均匀化,较大的尺寸可达400 nm,而较小的尺寸仅为50 nm。此外,椭偏测量表明:椭偏参数在不同的退火温区的变化呈现明显差别;当退火温度高于850℃时,薄膜的结构有明显的变化。