Ⅱ-Ⅵ族多元化合物半导体晶体生长及器件研究进展

Ⅱ-Ⅵ族多元(三元及三元以上)化合物半导体晶体是一类非常重要的光电子材料,多为闪锌矿结构,具有直接跃迁型能带结构。可以通过掺入不同的杂质获得n型或者p型半导体晶体材料。这些晶体具有原子序数大、电阻率高、载流子迁移率寿命积大、光吸收系数好等特点,可用于室温辐射探测器、太阳能电池、法拉第磁性器件等领域。本文介绍了Ⅱ-Ⅵ族多元化合物半导体晶体的结构和物理性质,结合生长方法综述了晶体生长的研究进展,分析讨论了器件的主要应用,并展望了该类晶体材料未来的发展方向。

Ⅱ-Ⅵ族镉化物材料的MBE生长及器件应用进展

Ⅱ-Ⅵ族镉(Cd)化物,如CdTe、CdSe、CdSeTe等具有直接带隙、光学吸收系数高和电学特性优异等突出特点,在太阳电池、X及γ射线探测器、红外焦平面阵列(FPA)等方面均得到了广泛应用。文章简要综述了近年来用分子束外延(MBE)工艺生长镉化物微结构材料的研究进展和器件应用动态,并对镉化物在光电子领域中的发展前景进行了展望。

纳米γ-Al_2O_3的制备及其对铅(Ⅱ)镉(Ⅱ)铬(Ⅵ)的吸附性能

采用溶胶 凝胶法合成纳米γ Al2 O3 ,以透射电镜 (TEM )、X射线衍射 (XRD)、比表面积测定 (BET)等技术对所得的纳米γ Al2 O3 进行了表征。表明纳米粒子的直径在 30 70nm ,并利用Zetaplus电位仪测定了其等电点。考察了纳米γ Al2 O3 材料在静态吸附条件下对Pb(Ⅱ )、Cd (Ⅱ )、Cr(Ⅵ )金属离子的吸附性能。结果表明 ,在 pH值为 6 7条件下 ,对金属离子Pb(Ⅱ )、Cd (Ⅱ )、Cr(Ⅵ )有强烈的吸附能力 ,且符合Freundlich吸附方程。吸附于纳米γ Al2 O3 上的金属离子可用 0 1mol/LHCl溶液进行解脱 ,再生后的纳米γ Al2 O3

有机体系中Ⅱ-Ⅵ族量子点的制备及其合成机理

量子点由于其量子效应而具有既不同于体相材料又有别于一般分子的优异光学性能,因此在生物医学领域,特别是在生物标记中具有良好的应用前景。Ⅱ-Ⅵ族量子点由于其荧光发射波长几乎覆盖了整个可见光区而引起人们的关注,其中在有机体系中合成油溶性Ⅱ-Ⅵ族量子点具有反应产物稳定,量子产率高,并且可以制备性能更加优异的核-壳结构的量子点(CdSe/ZnS,CdSe/CdS等)等优点,因此在过去的十几年中被广泛而深入地研究。本文重点综述了在有机体系中,单分散、高荧光性能Ⅱ-Ⅵ族量子点的制备方法——高温热解法及其合成机理的研究进展,并对今后的研究方向作了展望。

有机包裹的Ⅱ-Ⅵ族半导体量子点的制备与表征

介绍了单分散量子点的无机成核/有机包裹的合成方法,并通过选择性沉淀可以得到单分散的半导体量子点;介绍了TEM,XRD,UVV-is吸收谱对纳米Ⅱ-Ⅵ族量子点的表征。

Ⅱ-Ⅵ族化合物原子间两体势的第一性原理研究

本文采用基于第一性原理的Hartree-Fork(HF)方法和密度泛函理论(DFT)计算了CdS、CdSe、CdTe、HgTe等Ⅱ-Ⅵ族化合物的两体相互作用势,并与实验数据进行了比较.分析了计算中基组对计算结果的影响,以及各种近似方法的优缺点.采用Lennard-Jones势、Born-Mayer势和Morse势函数分别对势能值进行拟合,结果表明采用Morse势拟合的势能曲线与计算结果符合最好,说明普遍应用于共价分子的Morse势也同样适用于对Ⅱ-Ⅵ族二聚体的两体势描述.

宽带Ⅱ-Ⅵ族半导体及其低维结构的生长和光学性质研究进展

本文系自1979年以来,宽带Ⅱ-Ⅵ族半导体研究组取得的主要研究成果的简要介绍。取得的主要研究成果可分为如下六个方面:第一,系统地研究了宽带Ⅱ-Ⅵ族半导体在电场激发下的自由激子发射;第二,创造性地提出并实现了利用宽带Ⅱ-Ⅵ族超晶格的室温激子效应来实现在蓝绿区快响应的光学双稳的物理思想;第三,深入研究了宽带Ⅱ-Ⅵ族超晶格中的激子行为以及激子与元激发态的相互作用,为利用激子获得有效蓝色自发和受激发射提供物理基础和实验途径;第四,研究了ZnSe基非对称双量子阱和组合超晶格中激子的隧穿以及激子的自发和受激发射;第五,CdSe和ZnSeS自组装量子点的生长及其形成机理;第六,ZnO薄膜的生长及其紫外发射特性。

Ⅱ-Ⅵ族半导体量子点及其聚合物纳米复合材料的制备

Ⅱ-Ⅵ族半导体量子点及其聚合物纳米复合材料在光催化剂、电致或光致发光器件等方面都有优异的表现。这些材料的性能依赖于它们的制备方法。一方面半导体量子点必须稳定,另一方面量子点的发光性能要好,因此控制量子点的尺寸分布和表面状态非常重要。本文综述了Ⅱ-Ⅵ族半导体量子点及其聚合物纳米复合材料的制备方法以及各种方法的特点,并讨论了其发展动态。

Ⅱ-Ⅵ族化合物中原子间两体及三体相互作用势的理论研究

采用基于密度泛函理论和Hartree-Fork的第一性原理方法,计算了CdS、CdSe、CdTe、HgTe等Ⅱ-Ⅵ族化合物中原子间的两体及三体相互作用势,分析了基组及计算方法的选择对计算结果的影响。采用Lennard-Jones、Born-Mayer和Morse势函数对两体相互作用势进行拟合,得到相应的拟合参数及误差值,结果表明普遍应用于共价分子的Morse势也同样适用于Ⅱ-Ⅵ族原子二聚体。考虑到多体相互作用势必须考虑角度因素,采用Stilling-Weber势函数对三体势进行了拟合研究,结果亦较为理想。

Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体中的晶体缺陷及其控制

围绕作者所在课题组近年来的研究工作,综述了Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体晶体生长过程中的各种结构缺陷及其形成机理.从晶体生长过程和后续的热处理过程两个方面指出了晶体缺陷的控制原理和方法.

Ⅱ-Ⅵ族核壳结构量子点的制备及其在生物方面的应用

Ⅱ-Ⅵ族量子点由于具有强量子限域效应,表现出独特的光学特性,相对于传统荧光染料,它具有激发光谱宽且连续分布;发射光谱窄,对称性、单色性好,空间位阻小;荧光强度高;颜色多样且容易调控等优点,从而在生物领域有着诱人的应用前景。以CdSe量子点为例阐述了Ⅱ-Ⅵ族量子点的制备方法和光学特性,对量子点的表面修饰及其稳定性进行了简单介绍,并阐述了量子点在生物荧光标签方面的应用。

Ⅱ-Ⅵ族宽禁带蓝绿色发光器材料的MBE研究

本文报道ＺｎＳｅ基ⅡⅥ族宽带发光材料分子束外延系统的建立、ｐ型掺杂用等离子体活性氮源的研制、两性掺杂的ＺｎＳｅ材料的生长。实验证明国产ＭＢＥ设备能够自洽生长优质ＺｎＳｅ单晶薄膜；用自制的等离子体活性氮源作受主掺杂剂，获得了ｐＺｎＳｅ单晶薄膜，经ＣＶ测量发现，［Ｎａ］［Ｎｄ］高达～５×１０１７·ｃｍ－３；用国产粉末状ＺｎＣｌ２源作施主掺杂剂，获得了ｎＺｎＳｅ单晶薄膜，Ｈａｌ测量表明［ｎ］高达～２３×１０１９·ｃｍ－３。生长速度均控制在～０５μｍ／ｈ。

Ⅱ-Ⅵ族半导体远红外反射光谱与电学参量

测量了Ⅱ－Ⅵ族半导体材料Ｈｇ１－ｘＣｄｘＴｅ、ＺｎＳｅ等的远红外反射光谱，拟合得到样品的载流子浓度、迁移率。

Ⅱ-Ⅵ族碲化物体单晶低温光致发光谱研究（英文）

采用熔体法生长Ⅱ-Ⅵ族碲化物体单晶时,不同的生长条件及热经历过程会导致生长态晶体材料中,占主导的点缺陷类型存在较大的差异,进而影响了晶体的物理性能及器件的使用。低温光致发光(PL)谱作为一种无损检测方法,可以用于研究不同条件下生长的Ⅱ-Ⅵ族碲化物体单晶中的点缺陷和杂质的能级状态。对比富Te条件下生长的未掺杂ZnTe和CdTe晶体在8.6 K下的PL谱可以发现,电阻率较低的p型ZnTe晶体,其PL谱中,电子到中性受主复合发光峰(e,A^0)强度高于施主-受主对复合发光峰(DAP),而高电阻率阻n型CdTe晶体则刚好相反,这可能是由于生长速率及降温过程的热经历不同导致占主导的本征点缺陷类型不同造成的。按化学计量比生长的未掺杂CdZnTe晶体,其PL谱中自由激子发光峰(D^0,X)占主导,而(e,A^0)峰强度高于DAP峰,变温PL谱测试表明当温度高于15 K时,(e,A^0)峰与DAP峰逐渐叠加在一起。In掺杂导致在富Te条件下生长的CdZnTe晶体的PL谱中产生明显的A中心复合发光峰,与导带的能量差约为0.15 eV,主要与In补偿Cd空位形成的复合体[In_(Cd)^+V_(Cd)^(2-)]^-有关,且其强度与In掺杂元素的含量成正比。

新型Ⅱ-Ⅵ族多晶复合物光伏能源材料的发展前景

一、对未来能源的看法 国内外许多能源专家都发表了对世界常规能源前景的看法,1986年6月27日,英国《金融时报》发表了英国能源大臣波得·沃克的观点:如果世界能源消耗量每年稳步增长2％,天然气、石油和煤(常规能源)将在2076年前先后耗尽。虽然各种常规能源耗尽年限有所不同,最终都要耗尽,并被新能源所取代。未来能源包括核电站(核能)、氢能。

Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体电化学原子层外延

介绍一种外延沉积化合物半导体材料的新方法──电化学原子层外延技术，它将电化学沉积技术与原子层外延技术结合起来，通过运用欠电势技术交替电化学沉积化合物的组成元素一次一个单原子层而实现外延生长。从而使外延技术具有电沉积简单与低成本的优点。欠电势沉积是电化学原子层外延的关键，它是化合物形成过程中放出自由能的结果。并研究了Si-Au多晶衬底上沉积CdTe的电化学原子层外延，给出了初步实验结果。

Ⅱ-Ⅵ族化合物研究现状

第8届国际Ⅱ-Ⅵ族化合物会议于1997年8月25日至29日在法国Grenoble举行。参加会议的有来自26个国家的415名代表。会议收到论文摘要501篇,录用311篇。被录用的部分论文将在国际《晶体生长杂志》(Journal of Crystal Growth)的专集上发表。会议交流了Ⅱ-Ⅵ化合物(主要为半导体)材料、物理和器件研究领域进展情况,内容涉及半导体蓝绿激光器件,Be-基化合物及其异质结构,激子及其复合体的光学性质,纳米结构(即量子点)和微腔(Microcavity)的光学性质,表面和界面,窄禁带半导体,稀磁半导体,红外和γ射线探测器,掺杂,材料的生长及表征等。

MOCVD生长的Ⅱ-Ⅵ族化合物固溶体组分的热力学分析——I.ZnS_xSe_(1-x)体系

金属有机化学汽相淀积(MOCVD)通常被认为是一个非平衡过程。然而在生长速度的扩散控制区,可以假定在汽-固界面存在平衡。本文用平衡模型计算了用二甲基锌(DMZ)或二乙基锌(DEZ)与硫化氢和硒化氢为源,生长ZnS_xSe_(1-x)三元合金时,各反应参数对固溶体组分的影响。本模型考虑了汽相中H_2S和H_2Se的热分解,固溶体的非理想行为,计算了生长温度、压力、输入反应室的、[Ⅵ/Ⅱ]比和初始氢含量对固溶体成分的影响,并把计算值与实验结果进行了比较。

MOCVD法生长Ⅲ-Ⅴ、Ⅱ-Ⅵ族化合物用新前体

综述了Ⅲ-Ⅴ族和Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体 MOCVD 技术中新前体的发展近况,讨论了发展新前体的动力及当前达到的水平和问题,分析了分子结构与前体热稳定性、化学稳定性、熔点及蒸汽压之间的关系。

Ⅱ-Ⅵ族三元合金半导体ZnS_(1-x)Te_x薄膜的俄歇电子能谱化学位移实验研究

对分子束外延（ＭＢＥ）生长的Ⅱ－Ⅵ族三元合金半导体碲硫锌ＺｎＳ１－ｘＴｅｘ（０≤ｘ≤１）单晶薄膜的特征俄歇电子能谱进行实验研究，发现其中各元素俄歇峰的化学位移随ｘ的增大而非线性减小的变化规律。