(4,4)碳纳米管/碳化硅纳米管异质结的输运特性

建立了(4,4)碳纳米管/碳化硅纳米管异质结的模型,采用非平衡格林函数法计算了该异质结的输运特性.从异质结的分子投影自洽哈密顿量的本征轨道,可以看出最高占据分子轨道和最低空轨道均位于碳纳米管侧,其能带间隙约为0.48 eV;从其伏安特性可以看出,在正负偏压下开启电压为+2.0 V和-1.6 V.

碳纳米管@碳化硅同轴异质结纳米管非金属光催化剂产氢性能（英文）

近年来,光催化裂解水产氢(H2)引起了广泛的关注.储量丰富,环境友好的非金属无机半导体β-SiC(立方相碳化硅)具有适当的带隙(Eg=2.4 eV,ECB=?0.9 V),是一种潜在的光催化剂.受限于SiC光催化剂内部光生电子-空穴对的快速复合,SiC光催化剂的效率较低.已有的关于SiC光催化剂改性的报道主要包括构建纳米SiC,构建SiC异质结,构建碳/SiC材料杂化材料.进一步的研究表明,SiC与碳材料之间通过紧密的界面接触形成了肖特基结,能将SiC表面的光生电子快速转移,抑制光生电子-空穴对的快速复合,从而提高光催化分解水产氢的活性.另一方面,碳纳米管(CNTs)具有良好的电子导电性,一维有序的管腔所形成的电子快速传导路径.因此,将半导体光催化剂与CNTs复合,是一种制备先进的光催化剂的有效策略.本文利用Si蒸气与CNTs之间的气-固反应,在CNTs表面原位生长SiC纳米包覆层,成功地制备了一维同轴核-壳CNTs@SiC纳米管.高分辨率透射电子显微镜图像表明,SiC与CNTs之间是通过Si-C共价键原子接触,并得到X射线光电子能谱的证实.将一部分CNTs@SiC纳米管在空气中750 oC煅烧2 h以除去CNTs,得到纯SiC纳米颗粒作为对比组.紫外-可见吸收光谱表明,CNTs能够促进SiC对光的吸收.荧光发射光谱(PL),瞬态荧光寿命测试,瞬态光电流测试以及交流阻抗(EIS)测试表明,CNTs能够促进SiC表面光生电子的传输与分离,有利于提升光催化效率.以0.1 mol/L Na2S溶液作为牺牲剂,在模拟太阳光(A.M 1.5)照射下,CNTs@SiC纳米管(不额外负载Pt等贵金属作为助剂)的产氢速率为118.5μmol g^-1 h^-1,是纯SiC纳米颗粒(21.1μmol g^-1 h^-1)的5.62倍.经过20 h的光照测试,CNTs@SiC纳米管的光催化性能无明显衰减;X射线衍射测试与扫描电子显微镜图像表明,CNTs@SiC纳米管的结构与形貌反应前后几乎无变化.莫特-肖特基测试表明,CNTs的费米能级比SiC低,因此SiC表面的光生电子能够快速地转移到CNTs,并且CNTs的良好导电性与一维有序的管腔所形成的长的电子传导路径能够进一步地增加电子寿命,促进光生电子参与光催化反应.另外,通过原子连接的同轴核-壳CNTs@SiC纳米管提供了大量且有效的电子传输路径.因此,与纯SiC纳米晶等同类材料相比,无机非金属CNTs@SiC纳米管具有更强的光催化氢活性.

基于TCAD技术的碳化硅槽栅MOSFET器件设计

针对碳化硅槽栅MOSFET器件内部寄生二极管的反向恢复特性差的问题,设计了碳化硅槽栅MOSFET器件新结构,通过在碳化硅槽栅MOSFET器件元胞内部集成多晶硅/碳化硅异质结二极管,在不使器件的其他电学特性退化的基础上,改善器件的反向恢复特性。基于TCAD工具——ATLAS二维的半导体工艺与器件仿真软件,对碳化硅槽栅MOSFET器件的I-V特性、击穿特性以及反向恢复特性进行了研究。研究结果表明,与常规的碳化硅槽栅MOSFET器件相比,新结构的反向恢复特性明显改善,反向恢复时间减小了48.8%,反向恢复电荷减小了94.1%,反向峰值电流减小了82.4%。

n+多晶硅/n+ SiC异质结欧姆接触

采用器件仿真软件ISE TCAD模拟了n+多晶硅/n+ SiC异质结形成欧姆接触的新的SiC欧姆接触制造技术.模拟结果表明n+多晶硅/n+ SiC异质结接触可以形成良好的欧姆接触,具有工艺简单、性能优良的优点.

Si(100)衬底上n-3C-SiC/p-Si异质结构研究

利用LPCVD方法在Si(100)衬底上获得了3C SiC外延膜,扫描电子显微镜(SEM)研究表明3C SiC/p Si界面平整、光滑,无明显的坑洞形成。研究了以In和Al为接触电极的3C SiC/p Si异质结的I V,C V特性及I V特性的温度依赖关系,比较了In电极的3C SiC/p Si异质结构和以SiGe作为缓冲层的3C SiC/SiGe/p Si异质结构的I V特性,实验发现引入SiGe缓冲层后,器件的反向击穿电压由40V提高到70V以上。室温下Al电极3C SiC/p Si二极管的最大反向击穿电压接近100V,品质因子为1 95。

纳米硅/晶体硅异质结太阳电池的优化设计

采用AFORS-HET软件对TCO/nc-SiC∶H(p)/nc-Si∶H(i)/c-Si(n)/nc-Si∶H(n+)/Al异质结太阳电池进行了模拟,分别讨论了窗口层、本征层、界面态和背场对太阳电池性能参数的影响。模拟结果表明,厚度尽可能薄的p层能减少入射光及光生载流子在窗口层的损失,对应最佳的窗口层禁带宽度为1.95eV。本征层的引入主要是钝化异质结界面,降低界面态的影响,提高电池转换效率。合理的背场设计可提高电池的转换效率1.7个百分点左右,此时最佳的异质结太阳电池的性能参数为:开路电压Voc=696.1mV,短路电流密度Jsc=38.49mA/cm2,填充因子FF=83.52%,转换效率η=22.38%。

6H-SiC异质结源漏MOSFET的模拟仿真研究

给出了一种新型SiC MOSFET———6H-SiC异质结源漏MOSFET。这种器件结构制备工艺简单,避免了长期困扰常规SiC MOSFET的离子注入工艺难度大、退火温度高等问题,而且具有性能优良,开态电流大,侧墙工艺简单的特点。文中分析了该器件的电流输运机制,并通过器件仿真软件ISE TCAD模拟,给出了SiC异质结源漏MOSFET伏安特性以及其和相关器件结构和工艺参数的关系。

a—SiC/c—Si异质结太阳能电池中a—SiC:H薄膜的设计分析

通过应用 Ｓｃｈａｒｆｅｔｔｅｒ－Ｇｕｍｍｅｌ解法数值求解 Ｐｏｉｓｓｏｎ方程，对热平衡 ｐ＋（ａ－ＳｉＣ：Ｈ）／ｎ（ｃ－Ｓｉ）异质结太阳能电池进行计算机数值模拟分析。给出了ｐ＋（ａ－ＳｉＣ：Ｈ）膜厚及其ｐ型掺杂浓度设计，还讨论了ｐ＋（ａ－ｓｉＣ：Ｈ）／ｎ（ｃ－Ｓｉ）异质结太阳能电池稳定性。

SIPOS—Si异质结二极管

文章主要研究n'p、p'n和p'p三种SIPOS(半绝缘多晶硅)-Si异质结二极管的I-V特性,并算出了相应的理想因子和势垒高度。在同样掺杂条件下,异质结具有比同质结二极管更高的注入比、更高的反向击穿电压和低漏电流。

f_T为135GHz的平面结构SiGe异质结双极晶体管的研制

利用多晶硅发射极技术与分子束外延生长SiGe基区技术相结合 ,研制成适于集成的平面结构、发射结面积为 3μm× 8μm的SiGe异质结双极晶体管 (HBT)。室温下该晶体管的直流电流增益 β为 30到 50 ,基极开路下 ,收集极 发射极反向击穿电压BVCEO 为 5V ,晶体管的截止频率fT 为13 5GHz。

SiC/Pt/CdS纳米棒Z型异质结的制备及其高效光催化产氢性能

本文采用简单的化学还原辅助水热法制备了一种新型Si C/Pt/Cd SZ型异质结纳米棒,并将Pt纳米粒子锚定在Si C纳米棒与Cd S纳米粒子的界面间,诱导电子-空穴对沿着Z型迁移路径进行转移。进行一系列的表征来分析该催化体系的结构,形貌和性能。X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)结果表明,成功合成了具有较好晶体结构的光催化剂。通过透射电子显微镜证明,Pt纳米颗粒生长在Si C纳米棒和Cd S纳米颗粒的界面间。UV-Vis漫反射光谱显示,所制备的Z-型异质结样品具有比原始Cd S材料更宽的光吸收范围。光致发光光谱和瞬态光电流响应进一步证明具有最佳摩尔比的Si C/Pt/Cd S纳米棒样品具有最高的电子-空穴对分离效率。通过控制Si C和Cd S的摩尔比,可以有效地调节Si C/Pt纳米棒表面Cd S的负载量,从而使得Si C/Pt/Cd S纳米棒光催化剂达到最佳性能。当Si C:Cd S=5:1(摩尔比)时可以达到最佳产氢性能,其最大析氢速率达到122.3μmol·h-1。此外,从扫描电子显微镜、XRD和XPS分析可以看出,经过三次循环测试后,Si C/Pt/Cd S光催化剂的形貌和晶体结构均基本保持不变,表明Si C/Pt/Cd S纳米复合材料在可见光下产氢时具有稳定的结构。通过选择性光沉积技术在光反应中同时进行Au纳米粒子的光还原沉积和Mn3O4纳米粒子光氧化沉积以证明电子-空穴对的Z-型转移机制。实验结果表明,Cd S导带上的电子主要参与光催化过程中的还原反应,Si C价带上的空穴更容易发生氧化反应,其中,Si C的导带上的电子将与Cd S价带上的空穴复合形成Z型传输路径。因此,提出了在光催化产氢过程中Si C/Pt/Cd S纳米棒催化体系可能的Z-型电荷迁移路径来解释产氢活性的提高。该研究为基于Si C纳米棒的Z-型光催化体系的合成提供了新的策略。基于以上分析,Si C/Pt/Cd S纳米复合材料具有高效、廉价、易于制备、结构稳定等优势,具有突出的商业应用前景。

混合P-i-N和异质结二极管的设计与仿真

设计了一个混合P-i-N和多晶硅/4H-SiC异质结的二极管结构(MPH diode)。当正向偏置时,异质结区在低电压下开启,随着正偏电压的不断加大,P^+4H-SiC区域注入少数载流子到漂移区,在异质结下就会有明显的电导调制效应。异质结部分的正向传导增强,即使在高电流密度时,大多数的电流运输也会通过异质结区,这样会使得正向压降和储存电荷之间有一个很好的折衷。当反向偏置时,沟槽MOS结构形成夹断,从而使器件有低漏电流密度和高阻断电压。采用仿真工具Silvaco TCAD来研究MPH二极管的电学特性。结果表明,MPH二极管有低正向开启电压(0.8V),而且当正向电压大于2.7V时,P-i-N区域导通,正向电流密度快速增大。与MPS二极管相比,MPH二极管同样可以工作在高压状态下(2 332V),并且有较小的反向漏电流和较好的反向恢复特性。

SiC纳米棒负载NiPx纳米片异质结的光催化析氢性能

采用沉淀煅烧法,在不同煅烧温度下,使表面改性的Si C纳米棒上均匀生长NiP;纳米片,分别制备了Ni;P/SiC和NiP;/SiC异质结光催化剂。通过光催化析氢测试和光电性能表征,证明助催化剂NiP;的加入极大提升了SiC纳米棒的光催化性能,表明负载的NiP;作为助催化剂有效抑制了光生电子-空穴对的复合并提供更多的质子活性位点。其中,NiP;/SiC异质结析氢速率高达481.96μmol/(g·h),是Ni;P/SiC异质结的23倍,而且NiP;/SiC异质结具有更好的光催化稳定性,这表明NiP;具有更优异的导电子能力,显著提升了Si C纳米棒的光催化析氢能力。提出了光催化析氢反应机理,根据NiP;/SiC异质结中电荷的迁移路径解释了析氢活性增强的原因。

SiC异质结双极晶体管的高频性能

用一种简练的异质结双极晶体管（ＨＢＴ）模型来模拟ＳｉＣ基双极晶体管的高频和大功率特性。研究了一种外壳温度在２７℃（３００Ｋ）到６００℃（８７３Ｋ）下的６Ｈ－ＳｉＣ／３Ｃ－ＳｉＣＨＢＴ。将其高频大功率特性与ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓＨＢＴ作了比较。不出所料，欧姆接触电阻限制了ＳｉＣＨＢＴ的高频性能。现在看来，在ＳｉＣ上只能可靠地产生１×１０￣（－４）Ω－ｃｍ￣２的接触电阻。所以ｆ＿Ｔ和ｆ＿（ｍａｘ）的最高实际值仅分别为４．４ＧＨｚ和３．２ＧＨｚ。但假定发射极、基极和集电极的接触电阻低到１×１０￣（－６）Ω时，则６Ｈ／３ＣＳｉＣＨＢＴ的ｆ＿Ｔ和ｆ＿（ｍａｘ）分别可达到３１．１ＧＨｚ和１２．７６Ｈｚ。

高效铜栅线晶体硅异质结(C-HJT)光伏电池研究及量产技术开发

一直以来,我国光伏企业绝大多数生产的都是传统晶硅光伏电池,其中单晶硅光伏电池的光电转换效率为19%左右,多晶硅电池的效率在17%~18%的水平.在产能过剩的严峻形势下,光伏企业要生存必须降低成本和提高光伏电池的光电转换效率.异质结(HJT)光伏电池采用薄膜硅淀积工艺在硅衬底表面上制备pn结.

一种具有高电流增益的平面集成SiGe HBT

研制了一种平面集成多晶发射极SiGe HBT。经测量,在室温下电流增益β大于1 500,最大达到2 800,其Vceo为5 V,厄利(Early)电压VA大于10 V,βVA乘积达到15 000以上。这种器件对多晶硅发射极砷杂质浓度分布十分敏感。

HPT型Ge量子点红外探测器

异质结光敏晶体管(HPT)是一种具有内部电流增益的光电探测器,且与异质结双极晶体管(HBT)的制作工艺完全兼容。利用超高真空化学气相淀积(UHV/CVD)方法在HBT晶体管的基区和集电区间加入多层Ge量子点材料作为光吸收区。TEM和DCXRD测试结果表明,生长的多层Ge量子点材料具有良好的晶体质量。为了提高HPT的发射极注入效率,采用高掺杂多晶硅作为发射极,并制作出两端HPT型Ge量子点探测器。室温条件下的测试结果表明,HPT型量子点探测器具有低的暗电流密度和高的反向击穿电压。-8 V偏压下,HPT型量子点探测器在1.31μm和1.55μm处的响应度分别为4.47mA/W和0.11 mA/W。与纵向PIN结构量子点探测器相比,HPT型量子点探测器在1.31μm和1.55μm处的响应度分别提高了104倍和78倍。

Au/n-ZnO/p-SiC紫外探测器的研制和特性分析

采用宽禁带半导体n-ZnO和金属Au作肖特基接触,n-ZnO和同为宽禁带半导体p-SiC形成异质结,Ti,Ni,Ag合金作背底形成欧姆接触,研制出Au/n-ZnO/p-SiC结构的紫外探测器.测试分析了该器件的光谱响应特性,响应范围为200～400nm,在室温和一定反偏压下,响应峰值为313nm,半宽为65nm.同时测试分析了该器件的I-V特性,室温下,反向工作电压大于5V,反向击穿电压为70V.实验表明,此结构紫外探测器具有良好的紫外响应特性以及较低的反向漏电流和结电容.

一种高电流增益的SiGe HBT的研制

研制了一种平面集成多晶发射极SiGe HBT。经测量,在室温下电流增益β大于1500,最大达到2800,其Vceo为5V,厄利(Early)电压VA大于10V,βVA乘积达到15000以上。这种器件对多晶硅发射极砷杂质浓度分布十分敏感。

SiGe HBT器件的研究设计

研制了一种平面集成多晶发射极SiGe HBT,并对SiGe HBT设计进行了研究分析。给出了双极晶体管的结构和关键工艺参数,并进行了流片测试,结果表明,在室温下电流增益β大于1500,最大达到3000,Vceo为5V,厄利电压VA大于10V,βVA乘积达到15000以上。这种器件对多晶Si发射极As杂质浓度分布十分敏感。