氧化镓的n型掺杂研究进展

作为一种新兴宽禁带半导体,氧化镓具有宽带隙、高击穿电压、高巴利加优值及良好的热稳定性的优点,在功率电子器件、日盲紫外探测器以及气体探测器等领域有着极大的应用潜力。首先概述了氧化镓相比于其他半导体材料存在的优势,介绍了氧化镓的不同晶相(α、β、γ、δ、ε、κ)的物理性质及相应的潜在应用方向。其次,详细讨论了氧化镓的n型掺杂的研究现状,包括本征缺陷,Si,Ge,Sn以及其他高价元素掺杂的机理和输运调控规律。最后,探讨了氧化镓目前存在的主要问题,包括由于难以形成自由空穴而导致的p型掺杂困难以及本征热导率过低导致的器件难以散热的问题,并对氧化镓未来的发展进行了展望。

采用Li_3Nn型掺杂层作为电子注入层的OLED器件研究

相对于传统的无机半导体材料,有机半导体材料特别是有机电子传输材料的载流子浓度和迁移率较低,从而影响了有机发光器件的亮度、效率等性能.为了提高有机发光器件器件性能必须增强电子注入和传输能力,对有机电子传输材料进行n型电学掺杂能够有效地提高电子的注入和传输能力.本文利用Li3N作为n型掺杂剂,以掺杂层Alq3∶Li3N作为电子注入层,有效地提高了有机发光器件器件的性能,在掺杂浓度为5%,掺杂层厚度为10 nm时器件性能表现为最优.Li3N在空气中稳定,并且在较低的温度和压强下能分解产生Li原子和氮气,避免了采用金属掺杂剂如Li、Cs等材料时易受空气中水分和氧气影响的缺点,有利于工艺处理.

三嗪对CVD石墨烯n型掺杂的研究

以化学气相沉积(CVD)制备的单层石墨烯为原料,小分子三嗪为掺杂剂,采用吸附掺杂的方式,在低温下对石墨烯实现n型掺杂。利用拉曼光谱(Raman)、X射线光电子能谱分析(XPS)、原子力显微镜(AFM)、紫外分光光度计(UV)和霍尔效应测试仪(Hall)对样品的形貌、结构及电学性能进行表征。结果表明:该方法简单安全,能够对石墨烯实现均匀的n型掺杂,掺杂石墨烯的透光率达到95%。掺杂后石墨烯的特征峰G峰和2D峰向高波数移动。掺杂180 min后,载流子浓度达到4×10^(12)/cm^2,接近掺杂前的载流子浓度,掺杂后的石墨烯在450℃的退火温度下具有可逆能力,其表面电阻在300℃以下具有较好的稳定性。

n型掺杂GaAs中重空穴的飞秒动力学

本文采用ｆｓ脉冲饱和吸收光谱技术研究了室温下Ｓｉ掺杂ＧａＡｓ在电子激发态处于费密面附近时重空穴的超快弛豫特性．测量到重空穴的热化时间约为３００ｆｓ，与理论计算结果一致，表明重空穴－光学声子散射是主要的热化途径，并得到光学形变势常数ｄ０为３１ｅＶ．

反铁磁性交换作用对p、n型掺杂的GaAs居里温度的影响

居里温度与载流子浓度反铁磁性交换作用有着密切联系,定量分析反铁磁性交换作用对p型及n型GaAs材料的居里温度的影响,计算证明,反铁磁性交换作用对p型和n型掺杂的GaAs居里温度的影响有着本质的区别。p型半导体材料的居里温度仅仅与反铁磁性交换作用有关,而与掺杂浓度无关;对n型半导体居里温度与反铁磁性交换作用和掺杂浓度都有关,而且高掺杂浓度下居里温度比低掺杂浓度下居里温度低。

n型掺杂聚苯胺复合电极的研制

采用电化学循环伏安法，以不锈钢片为基底制备出ｎ型掺杂聚苯胺复合电极。考察了各种因素对电极制备的影响，报告了制备电极时的循环伏安曲线，并通过电化学方法和电子探针微区分析方法。

二维BN材料中n型掺杂探索:基于第一性原理的带电缺陷计算

半导体材料的有效掺杂可为半导体器件的成功应用提供保障。理论上,通过计算缺陷形成能和电荷转移能级可以预测掺杂的难易性以及缺陷能级的深浅性。基于密度泛函理论,结合二维带电缺陷计算方法,系统计算二维BN材料中四种(C B,Si B,Ge B,Sn B)潜在n型掺杂体系的缺陷性质。结果表明,C B(Sn B)体系最稳定价态为+1价(-1价)和0价,而Si B,Ge B体系最稳定价态为+1价,0价和-1价,C B,Si B与Ge B体系相应的施主离子化能为2.00 eV,3.57 eV和4.06 eV,均表现为深能级施主,很难为BN提供n型载流子。另外,C B体系在宿主BN为p型掺杂时+1价态具有负形成能,将会严重降低BN p型掺杂效率及空穴导电率。该研究结果可为实验上对二维BN进行掺杂尝试提供理论依据。

张应变和N型掺杂对锗能带结构的调节

基于体锗的能带结构,从理论上计算分析了张应变和N型掺杂对锗能带结构的调节。张应变使价带和导带的能级分裂、偏移,N型掺杂使费米能级偏移,从而将锗调节为准直接带隙材料。当单独引入0.018的张应变时,锗变为准直接带隙,直接带隙为0.53 e V。当单独掺杂N型杂质9.5×1019cm-3时,锗的费米能级到达Γ带底。引入适量的张应变和N型掺杂浓度,既有利于锗能带结构的调节,又有利于材料的实际制备。研究结果为锗发光器件的设计和制作提供借鉴。

n型掺杂PTCDA复合材料对有机发光二极管性能的提高

采用碳酸锂(Li2CO3)为n型掺杂剂,苝四甲酸二酐(3,4,9,10 perylenetetracarboxylic dianhydride,PTC-DA)为母体材料,通过真空热蒸发方式制备了n型掺杂的PTCDA复合材料,将其作为电子注入材料应用到NPB/Alq3异质结有机电致发光器件中。研究发现,同Li2CO3∶BCP(1∶4)/Al结构和LiF/Al结构相比,Li2CO3∶PTCDA(1∶1)/Al结构能显著提高发光器件的亮度,器件功率效率也有所增加。发光器件性能的提高可以归因于两点:一是Li2CO3∶PTCDA(1∶1)的电导率显著高于Li2CO3∶BCP(1∶4)和本征Alq3,能够有效降低电流传导过程中的欧姆损失;二是阴极Al原子的渗透使Alq3/Li2CO3∶PTCDA界面变成欧姆接触。

利用CsN_3n型掺杂电子传输层改善OLED器件性能的研究

为了能够有效地提高电子的注入和传输能力,改善有机电致发光器件的性能,本文利用CsN_3作为n型掺杂剂,对有机电子传输材料Bphen进行n型电学掺杂,制备了结构为ITO/MoO_3(2nm)/NPB(50nm)/Alq_3(30nm)/Bphen(15nm)/Bphen∶CsN_3(15nm,x%,x=10,15,20)/Al(100nm)的器件。实验结果表明,CsN_3是一种有效的n型掺杂剂,以掺杂层Bphen∶CsN_3作为电子传输层,可以有效地降低电子的注入势垒,改善器件的电子注入和传输能力,从而降低器件的开启电压,同时提高了器件的亮度和发光效率。在掺杂浓度为10%时器件的性能最优,开启电压仅为2.3V,在7.2V的驱动电压下,达到最大亮度29 060cd/m^2,是非掺杂器件的2.5倍以上。当驱动电压为6.6V时,达到最大电流效率3.27cd/A。而当掺杂浓度进一步提高时,由于Cs扩散严重,发光区形成淬灭中心,造成器件的效率下降。

N型掺杂ZnSe/BeTeⅡ型量子阱中空间间接带电激子跃迁发光的直接证据

本文研究了N型掺杂ZnSe/BeTe/ZnSeⅡ型量子阱空间间接发光谱的外加电场依赖性。实验结果表明,其发光谱只显示了一个线性偏振度较低的发光峰。这是由于掺杂电子屏蔽了Ⅱ型量子阱中的内秉电场,并使得两个ZnSe阱层具有相同的势。同时该发光谱具有反玻耳兹曼(inverse-Boltzmann)分布,并且线型和线性偏振度在整个栅极电压变化范围内没有显示明显改变。然而,其光谱积分强度却显著地依赖栅极电压的极性变化:在正栅极电压范围内(7~0 V)其光谱积分强度几乎是一个常数,但随着负栅极电压的增加(-1~-7 V),其光谱积分强度却显著降低。这些行为显示了该样品的空间间接发光谱具有负的带电激子的特征。这个常数的光谱积分强度被解释为掺杂层对外加电场的屏蔽,而这个显著降低的光谱积分强度则被归因于外加电场对掺杂电子的排斥(致使激光激发区域内的电子浓度降低),从而导致了负带电激子数量的减少。此外,本文也初步探讨了该空间间接带电激子的可能构成模型。

美国研究人员开发出一种n型掺杂透明有机导体

据phys.org网3月16日消息,美国普渡大学(Purdue University)和肯塔基大学(University of Kentucky)的研究人员开发出一种n型掺杂透明有机导体(n-PBDF),该材料可作为氧化铟锡(ITO)的替代品。研究人员使用水、空气以及铜基催化剂进行氧化聚合和还原掺杂反应,制造出一种聚合物墨水,该聚合物在-20 ℃至65 ℃的温度下可在20天内保持稳定。研究人员将该聚合物进行优化并喷涂到表面上.

N型掺杂应变Ge发光性质

应变锗材料具有准直接带特性,而且与标准硅工艺兼容,成为实现硅基发光器件重要的候选材料之一.本文基于van de Walle形变势理论,计算了应变情况下半导体Ge材料的能带结构以及载流子在导带中的分布;通过分析载流子直接带和间接带问的辐射复合以及俄歇复合、位错等引起的非辐射复合的竞争,计算了N型掺杂张应变Ge材料直接带跃迁的内量子效率和光增益等发光性质.结果表明,张应变可有效增强Ge材料直接带隙跃迁发光.在1.5%张应变条件下,N型掺杂Ge的最大内量子效率可以达到74.6%,光增益可以与Ⅲ-V族材料相比拟.

ZnCl_2掺杂n型ZnSe的分子束外延生长

利用分子束外延(MBE)技术,以5N的ZnCl2作为掺杂源,在半绝缘GaAs(001)衬底上异质外延生长ZnSe∶Cl单晶薄膜。研究发现,掺入ZnCl2后,ZnSe外延层的结晶质量和表面形貌与本征ZnSe外延层相比变差,双晶X射线摇摆曲线(DCXRC)的ZnSe(004)衍射峰半峰宽(FWHM)从432arcsec增大到529arcsec,表面均方根粗糙度(RMS)从3.00nm增大到3.70nm。当ZnCl2掺杂源炉的温度为170℃时,ZnSe样品的载流子浓度达到1.238×1019 cm-3,可以满足结型器件制作和隧道结材料设计的要求。

非掺杂n型氮化镓外延层的光致发光

研究了热处理对非掺杂 n型氮化镓外延层光致发光谱的影响和光谱中各发光带强度与温度之间的关系 .热处理后 ,光谱中的带边峰和黄光峰的强度较热处理前都有明显降低 .黄光峰强度随温度升高的衰减速度要比带边峰慢得多 .由这些实验结果得出结论 :光谱中的带边峰是由自由激子和束缚在一浅施主能级的束缚激子的谱线重合而成 ,这个浅施主能级很有可能是由氮空位产生 ;黄色荧光的机制应为自由电子或施主能级向深受主能级的跃迁 ,并且黄色荧光肯定和氮化镓中的一内部缺陷产生的深受主能级有关 ,该内部缺陷很有可能是镓空位 .

基于空气稳定金属配位活化的n型掺杂技术及其进展

n型掺杂技术是提高电子注入性能、改善载流子平衡的有效方法,被广泛运用于有机电子学领域.近年来,基于空气稳定金属配位活化的n型掺杂(coordination-activated n-doping,CAN)技术受到了广泛关注.相对于传统n型掺杂技术,CAN具有对空气稳定、适用于多种电极、可抑制金属迁移、无副产物、工艺简单等优势,有望解决当前有机发光二极管(OLED)显示依赖易燃活泼金属实现电子注入的缺点.本文回顾了OLED中的n型掺杂体系研究进展,着重介绍了CAN策略及其机理,并对CAN的最新进展及其在OLED中的应用进行了专题介绍.最后,我们对CAN尚存在的问题及未来的发展方向进行了总结和展望.

变温霍尔效应测量浅掺杂n型锗半导体薄膜的电学特性

采用变温霍尔效应方法测量了浅掺杂n型锗薄膜的半导体电学特性。根据77K^400K温度范围内的变温霍尔效应测量,通过对实验数据曲线的分析,由lg(|RH|)-1/T曲线高温本征导电温区的斜率计算得到样品禁带宽度Eg=0.75eV,由lg(|RH|T3/4)-1/T低温杂质电离区的曲线斜率得到施主杂质电离能为Ei=0.012eV。

N,P掺杂型C@Mo2C催化剂的制备及其催化CO2加氢反应研究

以三聚氰胺苯甲酸盐为碳源和氮源、以三聚氰胺磷钼酸盐为钼源、磷源和氮源,采用程序升温的方法制备了系列N,P掺杂型C@Mo_2C催化剂。采用XRD、SEM、TEM和XPS等对催化剂的结构、形貌和表面特性进行了表征,研究了三聚氰胺苯甲酸盐中n(三聚氰胺)/n(苯甲酸)、前驱体中n(C)/n(Mo)等因素对所制备催化剂的结构及其在二氧化碳加氢反应中催化性能的影响。在反应温度为220℃、反应压力为3.0 MPa、空速为3 600 m L/(g·h)的条件下,在N,P掺杂型C@Mo_2C的催化作用下,CO_2转化率可以达到12.2%,此时产物中CH_3OH的选择性达到52.2%。

重掺杂n型GaN材料特性研究

采用金属有机化合物气相外延方法制备了不同SiH_4流量下重掺杂n型GaN材料,研究发现在SiH_4流量为20cm^3/min时样品获得较高的电子浓度,达到6.4×10^(19) cm^(-3),同时材料的结晶质量较好。光荧光测试发现重掺杂使GaN材料的杂质能带进入导带形成带尾态,使带边峰变得不尖锐,并且发现SiH_4流量以及材料的刃位错密度与黄光带发光有关。采用Delta掺杂方式生长的重掺杂样品,样品表面粗糙度降低,晶体质量明显改善,但黄光带发光强度增强。缺陷选择性腐蚀研究发现Delta掺杂方式主要通过降低螺位错密度来改善晶体的质量。

一种采用Li_3N掺杂电子注入层的底发射倒置结构OLED的制备

采用Li3N掺杂电子注入层Alq3∶Li3N,制作了一种结构为ITO/Alq3Alq3∶Li3N/Alq3/NPB/MoO3/Al的倒置底发射有机发光器件.其中ITO玻璃作为透明阴极,金属Al作为顶部阳极,在ITO阴极与电子传输层之间加入Li3Nn型掺杂层,改善了该器件的电子注入和传输能力;在Al阳极与空穴传输层之间加入MoO3缓冲层,降低了Al阳极与NPB之间较大的空穴注入势垒,改善了空穴注入能力.实验表明:此结构的倒置底发射有机发光器件性能可达到传统结构的常用有机发光器件如ITO/NPB/Alq3/LiF/Al的性能,完全可以满足非晶硅薄膜晶体管有源有机发光器件中驱动电路的匹配及性能要求.