东京理科大学物理系的物理实验教学

简要介绍了东京理科大学物理系的物理实验教学概况 ,重点介绍了该校物理系学生的物理实验教学特色 :发表和讨论 .

工作气压对ZnO:Mn薄膜结构特性的影响

利用射频磁控溅射方法在玻璃衬底上沉积了一系列ZnO:Mn薄膜,结合Raman光谱、XRD衍射谱和SEM分析了工作气压对ZnO:Mn薄膜结构特性的影响。Raman拟合光谱显示,在工作气压从1 Pa增加至4 Pa的过程中,ZnO:Mn薄膜始终保持着六角纤锌矿结构。但是,随着气压的降低,对应于E2(High)振动模式的Raman散射峰以及与Mn掺杂相关的特征峰左移,说明在低工作气压时,ZnO:Mn薄膜内晶格缺陷更多,晶格更加无序。这一结论也得到了XRD和SEM结果的证实。

Mn掺杂对ZnO∶Mn薄膜结构特性的影响

利用射频磁控溅射方法在玻璃衬底上室温沉积了一系列不同Mn掺杂的ZnO∶Mn薄膜。结合Raman光谱,XRD谱和SEM分析了ZnO∶Mn薄膜的结构特性。Raman拟合结果显示,在Mn摩尔分数从0增加到5.6%的过程中,ZnO∶Mn薄膜始终保持着六角纤锌矿结构;随着Mn掺杂浓度的增大,437 cm-1和527 cm-1位置上的Raman散射峰出现红移现象,说明Mn掺杂量的增加导致晶格更加无序,缺陷增多;当Mn摩尔分数达到15.8%时,647 cm-1处的Raman散射峰出现,暗示了MnO的产生,同时薄膜结晶质量变差。这一结论也得到了XRD和SEM结果的支持。

氧气含量对射频磁控溅射方法制备的NiO∶Cu/ZnO异质pn结的光电性能的影响

利用磁控溅射方法改变氧气含量制备了一系列NiO∶Cu/ZnO异质pn结。实验结果表明,氧含量对NiO∶Cu/ZnO异质pn结电学影响很大。相对于纯氩溅射,引入一定氧气(O2/(Ar+O2)比例为30%)后,NiO∶Cu/ZnO异质pn结的整流特性明显得到改善。与此同时,NiO∶Cu/ZnO异质pn结的光透过率也从40%增大到80%。这可能是由于氧气的轻量引入致使NiO∶Cu/ZnO异质pn结的结晶得到改善,薄膜内缺陷减少所致。进一步提高氧气含量,直到O2/(Ar+O2)比例至80%后,异质结的整流特性有所削弱,这可能是由于过多氧气的引入造成薄膜缺陷再次增多,进而影响到异质结的整流特性。这一结论得到了EDS、XRD、AFM和UV结果的支持。

NiO/ZnO薄膜太阳能电池的研究进展

综述了近年来国内外NiO/ZnO薄膜太阳能电池的研究进展,重点介绍了有无掺杂的NiO/ZnO薄膜太阳能电池的制备方法及电性能指标,并简要分析了该异质结薄膜太阳能电池存在的问题和未来发展动向,认为未来NiO/ZnO薄膜太阳能电池的研究应集中在通过选择掺杂元素以及引入中间层来提高电学特性。

面向21世纪的纳米电子学

评论了纳米电子学的沿革路程,介绍了纳米电子学的研究内容,并预测了它的发展趋势。进而指出,纳米电子学的崛起与发展将会对21世纪的量子计算机、量子通信以及量子信息处理等产生革命性的影响。

单电子器件制备技术的新进展

介绍了近年内,以不同材料类型和结构形式为器件有源区的单电子晶体管在制备技术方面所取得的一些新进展。

Na或Cu掺杂对Si/NiO异质结的光电性能影响

利用磁控溅射方法制备了引入Na或Cu元素前后Si/NiO异质结。实验结果表明,Na元素引入后的Si/NiO∶Na异质结的整流特性最佳。此时,Si/NiO∶Na异质结光学透过率可以达到70%,这可能是由于Si/NiO∶Na异质结的结晶质量较优、薄膜内缺陷少所致。Si/NiO∶Na异质结I-V曲线的拟合结果显示界面态状态也会影响其整流特性。而Si/NiO和Si/NiO∶Cu异质结都没能获得较好的整流特性,可能是薄膜内缺陷增多所致。这一结论得到了XRD、SEM、AFM和UV结果的支持。

Mn掺杂ZnO薄膜的Raman散射特性

利用射频磁控溅射方法在玻璃衬底上室温沉积了一系列ZnO和ZnO:Mn薄膜。结合Raman光谱和X射线衍射谱分析了不同Ar流量条件下的ZnO和ZnO:Mn薄膜的结构特性。结果显示,未掺杂的ZnO薄膜呈现出显著的(002)定向生长特征,出现在437 cm?1的Raman散射峰进一步证实了这一点。将Mn掺杂进入ZnO薄膜后,在522 cm?1位置上显现出很强的Raman散射峰,这可能是与Mn掺杂后的晶格缺陷有关。随着Ar流量的增大,522 cm?1和A1(LO)模Raman散射峰均出现的红移趋势,可能是ZnO薄膜在引入Mn时导致的更多晶格缺陷所致。

Si/NiO异质pn结的光电性能研究

利用磁控溅射方法成功制备了Si/NiO异质pn结。实验表明,退火温度升到400℃时,Si/NiO异质结呈现一定的整流特性;600℃退火的Si/NiO异质结呈现很好的整流特性,正向开启电压达到3.5V,-7V时出现漏电流。这可能是因为600℃退火后,样品结晶转好,应力释放,缺陷减少,从而改善了样品的整流特性。这一结果得到了X射线衍射(XRD)、原子显微镜(AFM)和紫外(UV)结果的充分支持。

衬底温度对NiO：Cu/ZnO异质pn结的光电性能影响

利用磁控溅射方法改变衬底温度,制备了一系列NiO:Cu/ZnO异质pn结。实验结果表明,当衬底温度从室温升高到300℃时,NiO:Cu/ZnO异质pn结的整流特性明显得到改善;与此同时,NiO:Cu/ZnO异质pn结的光学透过率也从40%增大到80%。这可能是由于NiO:Cu薄膜结晶质量改善,薄膜内缺陷减少所致。继续增加衬底温度至400℃,异质结的整流特性有所削弱,这可能是由于生长在异质结下层的NiO:Cu薄膜影响了其上ZnO薄膜的生长,进而影响到异质结的整流特性。这一结论,得到X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)和紫外(UV)谱测试结果的支持。

O_2含量对Si/NiO:Na异质pn结的光电性能影响

利用磁控溅射方法在n型Si衬底上制备了NiO:Na薄膜构成异质pn结,并研究了其光电特性。实验结果表明,当O2/Ar+O2比例从0%升高到30%时,Si/NiO:Na的pn结表现出最佳整流特性,正向开启电压达到4.9V,-7V时才出现漏电流。这可能是由于NiO:Na薄膜结晶度得到改善,薄膜内缺陷减少所致。继续增加O2/Ar+O2比例,薄膜结晶质量转差,相应也削弱了其整流特性,这一结果得到X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)和紫外(UV)透射结果的充分支持。

气-液-固法在半导体纳米线生长中的应用

气-液-固法(VLS)是目前生长各种准一维纳米结构的主要工艺技术。本文首先介绍了VLS的生长原理,然后以生长机制为主线,着重评论了近3-5年内它在ZnO、GaN、Si以及SiC等纳米线及其阵列合成中应用的某些新进展。最后提出了改进VLS方法的几项措施,并展望了它的今后发展趋势。