检索结果-内蒙古大学图书馆

人工晶体学报 2025年第6期 997-1004页

作者：赵昊余博文李琪李光清刘医源林娜李阳穆文祥贾志泰山东大学晶体材料国家重点实验室新一代半导体材料研究院山东省工业技术研究院

宽禁带氧化物半导体普遍存在n型掺杂容易，p型掺杂较为困难的现象。LiGa5O8是一种理论上能够进行双极性掺杂的新型氧化物半导体材料，本文利用雾化学气相沉积（mist-CVD）法生长非故意掺杂的高质量LiGa5O8单晶薄膜，并对薄膜质量、光学... 详细信息

宽禁带氧化物半导体普遍存在n型掺杂容易，p型掺杂较为困难的现象。LiGa5O8是一种理论上能够进行双极性掺杂的新型氧化物半导体材料，本文利用雾化学气相沉积（mist-CVD）法生长非故意掺杂的高质量LiGa5O8单晶薄膜，并对薄膜质量、光学、电学等性能进行表征。测试结果发现生长的LiGa5O8薄膜结晶质量较好，厚度为484 nm，表面粗糙度较低（Rq=2.48 nm, Ra=1.73 nm），具有5.22 eV的宽光学带隙；Li、Ga、O元素含量比约为1∶5∶8，薄膜具有n型导电特性。当继续增加Li的比例时薄膜导电性变差，但未具有p型导电特性。利用获得的LiGa5O8薄膜制备光电探测器，发现其在波长254 nm光照下具有良好的I-V和I-t特性。通过理论计算富氧条件LiGa5O8中的本征缺陷GaLi和LiGa，发现GaLi缺陷形成能非常低，引入浅的施主能级，从而导致薄膜的n型导电特性；同时当Li的比例增加时GaLi缺陷补偿Li受体，使薄膜几乎不导电。

关键词：宽禁带氧化物半导体 LiGa5O8单晶薄膜雾化学气相沉积法 n型导电本征缺陷

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稀土基单晶基片电导率测试及其电学性能分析

引用

稀土 2025年

作者：耿超亮刘鹏陈迪清华大学未来实验室

本研究旨在系统探讨不同单晶氧化物基片(主要为稀土基氧化物)在高温燃料电池等应用中的电导率特性。采用两端子电导率测试方法,通过改变氧分压和温度条件,测定了9种单晶基片(YSZ、YAO、LAO、nGO、LSAT、STO、LSGM、TSO、GSO)的电导率,... 详细信息

本研究旨在系统探讨不同单晶氧化物基片(主要为稀土基氧化物)在高温燃料电池等应用中的电导率特性。采用两端子电导率测试方法,通过改变氧分压和温度条件,测定了9种单晶基片(YSZ、YAO、LAO、nGO、LSAT、STO、LSGM、TSO、GSO)的电导率,并分析了导电性质随环境变化的规律及其背后机制。为了实现良好的集流效果,实验通过磁控溅射技术在基片表面沉积100 nm厚的金属Pt。实验结果表明,YSZ和LSGM在测试条件下表现出良好的离子电导率且不随氧分压变化;STO表现出显著的导电转变,在还原气氛下为n型导电,在氧化气氛下为p型导电;其他基片如YAO、LSAT、GSO、LAO在低氧分压下主要表现为离子电导,在高氧分压下则表现为空穴电导。本研究揭示了单晶基片电导特性的多样性及其对环境的敏感性,提供了关键数据支持,为高温燃料电池和其他电化学器件的材料设计和优化奠定了基础。

关键词：单晶基片 n型导电 p型导电氧化物燃料电池

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几种高性能half-Heusler材料热电性质的理论研究

几种高性能half-Heusler材料热电性质的理论研究

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作者：许亚竹河南大学

学位级别：硕士

日益严重的能源浪费和环境污染已经成为全球不可忽视的问题,这促使我们迫切寻找对环境友好的清洁材料。近些年来,可以实现热能和电能的直接转换的热电材料已经成为一种新型的清洁材料,并且受到了极大关注。在目前的研究中,由热电材料制... 详细信息

日益严重的能源浪费和环境污染已经成为全球不可忽视的问题,这促使我们迫切寻找对环境友好的清洁材料。近些年来,可以实现热能和电能的直接转换的热电材料已经成为一种新型的清洁材料,并且受到了极大关注。在目前的研究中,由热电材料制备的热电器件因无噪音、可移动、无污染和使用寿命长等优点,在汽车尾气废热、工厂余热和制冷器件等应用中有很大的发展潜力。热电转换效率通常可以用无量纲热电优值(ZT=S2σT/（κe+κl）)衡量:ZT值越大,热电转换效率越高。目前热电材料取得了很大进展,但大规模的工业应用仍然面临巨大的挑战,这主要是因为热电转换效率低、机械强度和稳定性差,使得目前的热电技术只应用在航空航天和军事等领域。在各类热电材料中,half-Heusler材料因价格低廉、机械性能强和热稳定性好等优点成为有前景的工业应用材料。Half-Heusler材料的结构对称性高,常具有优异的电学性能,相反地,材料的热导率相对较高,因此提高half-Heusler材料的电学性能,降低热导率至关重要。目前提高热电材料的转换效率的策略主要有两类:提高功率因子（PF=S2σ）和降低热导率。在实际应用中可以通过引入共振能级或增加能带简并度等方法提高功率因子;通过增大非谐性或结构纳米化等方法实现降低材料的热导率或者寻找本征低晶格热导率的材料。本论文报道了两种高热电性能的half-Heusler材料FeGeW和RhLaTe,通过详细的热电输运性质的计算,分析了高热电性能的内在物理机制,为实验合成高性能half-Heusler提供了参考,对热电技术的发展具有重要意义。主要研究内容如下:（1）预测一种新型高性能n型half-Heusler化合物FeGeW热电材料。在热电材料过去几十年的发展中,p型half-Heuselr材料得到突破性进展,多种p型half-Heuselr材料被报道,但高性能n型half-Heusler材料的发展却很受限,为了更好地提高热电器件的转换效率,寻找高效优异的n型half-Heusler材料至关重要。本工作利用密度泛函理论系统地研究了高对称性的half-Heusler材料FeGeW的导电类型和本征点缺陷,发现FeGeW是一种具有优异热电性能的n型half-Heusler材料。计算结果表明FeGeW的高ZT来源于极高功率因子PF,分析FeGeW的能带结构发现高功率因子PF源于结构的高对称和高简并,高简并度导致FeGeW具有高塞贝克系数,另外导带的大弥散度导致n型FeGeW具有大电导率,在电导率和塞贝克系数的共同影响下,最终n型ZT值（在1000 K时～2.36）比p型的ZT值（在1000 K时～2.26）大,因此预测FeGeW是良好的n型热电材料。点缺陷可以表现为载流子施主和受主,利用点缺陷和过渡能级对FeGeW的导电类型进一步研究,发现FeGeW的施主缺陷Fe I是最易形成的主导缺陷,并具有浅过渡能级,表明Fe I缺陷导致FeGeW为n型半导体。本征浅施主缺陷Fe I的存在还能进一步提高电学性能和降低热导率,以实现高转换效率。这个工作不仅发现了一种新的n型half-Heusler化合物,还更好地理解了本征点缺陷在半导体体系中的作用,给出本征点缺陷优化热电性能的物理机制。（2）利用基于粒子群优化算法的CALYPSO软件包成功搜索了一个低晶格热导率的稳定half-Heusler化合物RhLaTe。结构搜索表明RhLaTe的能量最低结构是六角相,然而其热力学和动力学都不稳定;而能量次低的面心立方half-Heusler化合物RhLaTe热力学以及动力学都稳定,因此立方half-Heusler结构是RhLaTe的稳定结构,更具研究意义。第一性原理计算表明half-Heusler结构的RhLaTe表现出较低的晶格热导率（300 K时晶格热导率为1.93 W/m K）,RhLaTe中Rh原子的rattling振动行为是导致其低晶格热导率的原因,rattling原子Rh与传热声学模式耦合,导致其具有低的声速、强非简谐性以及强声子散射,从而降低晶格热导率。另外,RhLaTe的高对称性和高简并度使其表现出优异的电输运性能,结合低晶格热导率,在最佳掺杂浓度下,RhLaTe在1000 K时的最高ZT～3.3,这表明RhLaTe是很有应用潜力的热电材料。本文介绍的低晶格热导率机制值得进一步探索,将会为高性能热电材料设计提供相应的理论指导和更多选择空间。

关键词：热电性能 half-Heusler材料 n型导电非谐性晶格热导率

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氧化锌n型导电机理研究进展

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硅酸盐通报 2014年第1期33卷 107-111页

作者：郭保智刘永生房文健徐娟武新芳彭麟上海电力学院太阳能研究所上海200090

氧化锌是一种宽禁带半导体,在太阳能、光电显示等方面有广泛的应用。制约其应用的是p型氧化锌很难得到,其中一个原因在于本征氧化锌n型导电的原因不明确。本文综述了氧化锌n型导电的机理,重点分析了本征缺陷和非故意掺杂氢对氧化锌n型... 详细信息

氧化锌是一种宽禁带半导体,在太阳能、光电显示等方面有广泛的应用。制约其应用的是p型氧化锌很难得到,其中一个原因在于本征氧化锌n型导电的原因不明确。本文综述了氧化锌n型导电的机理,重点分析了本征缺陷和非故意掺杂氢对氧化锌n型导电的影响。

关键词：氧化锌 n型导电本征缺陷非故意掺杂

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不同退火温度下氧化锌薄膜可见发光与n型导电研究

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物理学报 2013年第17期62卷 405-410页

作者：聂朦赵艳曾勇蒋毅坚北京工业大学激光工程研究院北京100124

采用脉冲激光沉积法在蓝宝石衬底上制备出可见光发光良好的氧化锌薄膜,在不同的温度下进行了后退火处理.随着退火温度的升高,薄膜的可见光发光发生了显著改变,载流子浓度、迁移率、电阻率也呈现出一定的变化规律.结合X射线衍射、扫描电... 详细信息

采用脉冲激光沉积法在蓝宝石衬底上制备出可见光发光良好的氧化锌薄膜,在不同的温度下进行了后退火处理.随着退火温度的升高,薄膜的可见光发光发生了显著改变,载流子浓度、迁移率、电阻率也呈现出一定的变化规律.结合X射线衍射、扫描电子显微镜、光致发光谱及霍尔测量,探讨了本征氧化锌薄膜可见光发光的发射机理,并分析了其n型导电的原因.

关键词：氧化锌薄膜可见光发光 n型导电

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混合QM/MM嵌入团簇法对氮化镓中缺陷的研究

混合QM/MM嵌入团簇法对氮化镓中缺陷的研究

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作者：谢子娟哈尔滨工业大学

学位级别：博士

Gan是一种典型的宽禁带半导体,一直是凝聚态物理和材料物理研究的重点。Gan通过掺杂可实现n型或p型导电,以及不同波段包括可见光和紫外光范围的光致发光,因此广泛应用于发光二极管和激光二极管等领域,具有巨大的科学和应用价值。Gan的... 详细信息

Gan是一种典型的宽禁带半导体,一直是凝聚态物理和材料物理研究的重点。Gan通过掺杂可实现n型或p型导电,以及不同波段包括可见光和紫外光范围的光致发光,因此广泛应用于发光二极管和激光二极管等领域,具有巨大的科学和应用价值。Gan的半导体行为和光电响应往往由点缺陷的相关过程决定。尽管经过了多年的理论和实验研究,学术界对这些点缺陷过程的理解仍然存在很多争议。理论计算描述半导体中带电缺陷的主要困难是如何统一地确定不同缺陷能级的位置,而这一点很难用惯用的超胞方法计算得出。另外,介电材料中的带电缺陷会通过长程力产生极化作用,这一作用对缺陷的模拟结果有很大影响。本论文使用混合量子力学/分子力学(QM/MM)嵌入团簇法,可以直接计算所有缺陷态的静电势的公共零点,并且善于描述晶体中局部电荷引起的极化,有利于研究半导体中的缺陷。利用这种方法,本文研究了未掺杂或n型掺杂Gan中的电学和发光性质。半导体中浅能级缺陷的计算一直是一个难点,Gan的n型杂质Si和O的计算就存在这样的问题。许多光谱学的实验表明,Si和O掺杂会在Gan中引入浅的缺陷能级从而束缚载流子。然而,在以往有限数量的计算研究中并未考虑这样的缺陷能级。本论文计算了O和Si能级的非局域性,并在混合QM/MM嵌入团簇法的框架下提出了一种处理非局域浅能级的方法,从而给出与实验结果符合得很好的Si和O缺陷能级位置。在未掺杂或n型掺杂的Gan样品中总是有一个黄色的光致发光带,经常伴随着绿色和(或)红色的发光带而形成较宽的发光谱。这个常见黄光的来源仍然是实验和计算研究争论的重点。本论文研究了Ga空位和O杂质的复合缺陷,发现与O复合后Ga空位的形成能减小,而相应的热力学和光学转变能级基本不变。此外,提出了载流子扩散态的概念。考虑扩散态后,Ga空位和O杂质的复合缺陷的空穴跃迁会形成黄色以及绿色、红色的发光,取决于跃迁的空穴载流子的初始态。计算结果可以很好的解释实验观测到多个光致发光峰的现象。除了黄光之外,在未掺杂的Gan中还可以观测到多个紫外和可见光范围的发光峰,哪种缺陷的哪个能级引起了哪个发光峰至今仍然没有定论。未掺杂的Gan呈现n型导电,这个n型导电的来源也存在争论。另外Gan的p型掺杂的困难也是研究的热点。本文研究了Gan的本征缺陷,计算了它们的结构、缺陷能级、形成能、缺陷浓度及发光性质。n空位是Gan中热力学最稳定的本征缺陷,它贡献了未掺杂Gan的n型导电,然而并不是该n型导电的主要来源,这一结论与实验相符。n型Gan中难以形成动力学稳定的受主态,这解释了为什么实验上Gan的n型掺杂很容易。然而,在一般温度的平衡条件下Gan的p型掺杂将被n空位补偿,难以观测到显著的空穴浓度,这表明p型Gan中非平衡过程占主导。在红外、可见光和紫外发光区域识别了本征缺陷的光谱特征。计算了扩散轨道中电子和空穴的有效质量能级,这些能级在发光过程中会与相应的局域态竞争,据此可以将Gan中常常观测到的3.46和3.25-3.27 eV附近的紫外光发光峰归因于n空位。

关键词： Gan 点缺陷混合QM/MM 光致发光 n型导电扩散态

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不同温度下异质外延生长立方氮化硼薄膜及其原位掺杂

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超硬材料工程 2018年第1期30卷 28-33页

作者：赵德鹤殷红吉林大学超硬材料国家重点实验室长春130012

在金刚石（ 0 0 1）基底上, 在4 0 0℃、 6 0 0℃和9 0 0℃温度条件下外延生长高质量的c -B n薄膜.在不同的沉积温度下的薄膜生长过程中掺入S i , 实现了n型原位掺杂.S i的浓度随着生长温度的降低而升高.系统地研究了不同的沉积温度和... 详细信息

在金刚石（ 0 0 1）基底上, 在4 0 0℃、 6 0 0℃和9 0 0℃温度条件下外延生长高质量的c -B n薄膜.在不同的沉积温度下的薄膜生长过程中掺入S i , 实现了n型原位掺杂.S i的浓度随着生长温度的降低而升高.系统地研究了不同的沉积温度和S i浓度对于c -B n外延薄膜导电性能的影响.结果表明, 在4 2 0℃下掺杂得到的薄膜电阻率低于在更高温度下制得的薄膜的电阻率.电子输运性能对于温度的依赖性以及其相应的理论拟合的结果表明, S i掺杂薄膜的激活能大约是0. 3e V, 提高S i的摻杂浓度可以提高深能级受主的补偿作用.

关键词：离子束辅助沉积立方氮化硼薄膜外延原位掺杂 n型导电电子应用

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4H-Si1-yCy合金的生长及特性

4H-Si1-yCy合金的生长及特性

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第十五届全国化合物半导体材料、微波器件和光电器件学术会议

作者：俞斐陈秀芳张荣郑有炓吴军韩平王荣华葛瑞萍赵红俞慧强谢自力徐现刚南京大学物理学系江苏省光电信息功能材料重点实验室南京 210093 山东大学晶体材料研究所晶体材料国家重点实验室济南 250100

本文用化学气相淀积(CVD)的方法,在6H-SiC衬底上同质外延生长SiC层,继而外延生长了Si1-yCy合金薄膜,用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、电化学腐蚀测电容-电压(eCV-profile)以及俄歇电了能谱(AES)等方法对所得的样晶进行了表征测... 详细信息

本文用化学气相淀积(CVD)的方法,在6H-SiC衬底上同质外延生长SiC层,继而外延生长了Si1-yCy合金薄膜,用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、电化学腐蚀测电容-电压(eCV-profile)以及俄歇电了能谱(AES)等方法对所得的样晶进行了表征测量。XRD衍射谱仅显示单一的特征衍射峰(2 θ约为28.5°),表明得到的合金薄膜晶体取向单一,其晶体类型通过计算分析为4H型;粗略估算,合金薄膜中C含量约为3.7％;SEM结果显示6H-SiC外延层上生长的Sil-yCy合金薄膜表面平整,晶粒大小均匀;利用电化学腐蚀电容电压(ECV)方法得到样品中的载流子浓度分布,由衬底至表面呈n型导电。外延层中(表面除外)的载流了浓度分布是与C的深度分布相关的,表面部分的载流子浓度分布则与背景非故意掺杂相关。

关键词：化学气相淀积 4H-Si1-yCy合金同质外延生长电化学腐蚀电容电压载流了浓度 n型导电

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