一、Mg在GaP材料中掺杂行为的SIMS分析（论文文献综述）
张腾[1]（2021）在《新型宽禁带氧化物半导体薄膜制备及其紫外光电探测器探索》文中研究说明基于第三代宽禁带氧化物半导体材料的新型紫外光探测器因量子效率高、滤光结构简单、成本低廉且热稳定性好,被学术界和产业界广泛关注。当前,宽禁带氧化物半导体材料的研发处于起步阶段,许多核心科学问题尚待解决,例如:可控的p型掺杂、能带工程、缺陷和载流子调控等。利用等价离子掺杂形成合金是实现氧化物半导体材料物性调控的有效方式,但面临相偏析、晶格畸变和掺杂元素固溶度有限等难题。此外,氧空位缺陷作为氧化物半导体材料中不可避免的本征缺陷,对材料和器件性能具有显着影响,如何实现氧空位缺陷的有效调控是实现其器件应用的关键。ZnO和Ga2O3作为典型的宽禁带氧化物半导体,是紫外探测领域的热门材料。本文针对ZnO和Ga2O3研究领域中存在的共性科学问题开展创新性研究,发展了新型ZnO基四元合金材料,研究了生长工艺对ZnO四元合金和Ga2O3薄膜材料结构和光电性能的调控规律,探索了不同器件结构的ZnO合金基、Ga2O3基以及ZnO合金/Ga2O3异质结型紫外光探测器。主要研究内容和结果如下:1、采用脉冲激光沉积（PLD）技术制备了不同晶面取向（极性c面和非极性m面）的Be MgZnO合金外延薄膜,并构筑了Au/BeMgZnO/Au平面结构的合金基光电导型紫外光探测器。所制备的c-和m-BeMgZnO合金薄膜均为单相六角纤锌矿结构,且均具有较好的面内/外取向度。c-BeMgZnO薄膜具有更宽的光学带隙（～4.2 e V）,这主要归因于薄膜中Be含量更高。与制备的纯ZnO紫外光探测器相比,BeMgZnO合金基紫外光探测器的持续光电导效应得到明显抑制,这主要归因于Be-Mg共掺导致BeMgZnO合金中氧空位缺陷相关的陷阱中心减少。在5 V偏压下,c-BeMgZnO器件的暗电流低至19.5 p A、上升/回复时间为2.81 s/0.22 s,m-BeMgZnO器件对280 nm波长光的响应度为135 m A/W,两种取向薄膜器件紫外/可见抑制比均可达103、响应波段为200 nm-350 nm。源于非极性m面合金薄膜内部存在的沿c-轴自发极化电场,m-BeMgZnO器件在0 V偏压下表现出自驱动光响应特性。正由于此自发极化电场与外加电场产生的叠加效应,m-BeMgZnO器件在外加偏压下表现出比c-BeMgZnO器件更高的光响应度。然而,c-BeMgZnO器件的回复速度比m-BeMgZnO器件更快,这主要是因为制备的c-BeMgZnO薄膜晶粒较小、晶界较多,晶界处的缺陷充当复合中心提高了光生载流子的复合效率。2、基于复合取代ZnO四元合金中两种掺杂离子尺寸大小的互补偿效应有利于减小晶格畸变、改善晶体质量的思路,本工作提出发展新型BeCdZnO四元合金半导体材料。采用PLD技术率先制备了BeCdZnO四元合金薄膜,研究了生长氧压对合金薄膜结构、表面形貌、成分和光学带隙的调控作用。研究表明,Be和Cd的掺入并未改变ZnO的晶格结构,所制备的合金薄膜表面平整光滑、表面粗造度低于0.5 nm,合金薄膜的光学带隙调节范围为3.3 e V-3.52 e V。随着生长氧压的提高,合金薄膜中Be和Cd元素含量降低、O元素含量上升,薄膜晶体质量变得更好,暗示富氧条件下生长的合金薄膜中氧空位缺陷减少。随后,开发了Al/BeCdZnO/Al平面结构合金基光电导型紫外光探测器。研究表明,随着生长氧压的提高和合金薄膜结晶质量的改善,器件的暗电流从1.79 n A降低至16.2 p A、回复时间从14.46 s减少至3.42 s,其根本原因在于薄膜中氧空位缺陷减少导致了本征载流子浓度降低和陷阱中心减少。3、受到BeMgZnO和BeCdZnO四元合金的启发,本工作设计了新型BeCaZnO四元合金半导体材料。采用PLD方法成功制备了BeCaZnO四元合金薄膜,并基于合金薄膜构建了平面结构的光电导型紫外光探测器,研究了生长温度对合金薄膜材料及器件性能的影响。结果表明,在525℃衬底温度下制备的合金薄膜结晶质量最优,合金薄膜的光学带隙在3.3 e V-3.62 e V范围可调。在5 V偏压下,BeCaZnO器件的暗电流为0.49 n A,光响应度达0.34 A/W@330 nm,相应的探测率为1.53×1011Jones,响应波长范围为200 nm-380 nm。与同类型的纯ZnO薄膜基器件相比,BeCaZnO合金紫外光探测器的暗电流明显降低（从m A降至n A）、响应速度也更快,但仍可观察到明显的持续光电导效应,这可能源于BeCaZnO合金薄膜中存在的深能级陷阱中心降低了载流子复合效率。4、基于Ga2O3半导体材料中新近发现的电致阻变效应,本工作率先尝试利用电致阻变效应调控Ga2O3基紫外光探测器性能。分别采用磁控溅射（MS）和PLD技术在（100）取向Nb:SrTiO3（NSTO）衬底上制备了Ga2O3薄膜,并构筑了Pt/Ga2O3/NSTO/In垂直结构的肖特基型高性能紫外光探测器。重点研究了器件的自驱动紫外光探测性能和阻变特性,揭示了器件的阻变机理以及阻变效应对紫外光探测器性能的调控机制。研究表明:（1）MS方法沉积薄膜速率更快、但制备的薄膜中O/Ga原子比更低,暗示MS方法生长过程中易造成Ga2O3薄膜内部的氧缺失、形成更多氧空位缺陷。同时,MS方法制备的Ga2O3薄膜表现为多晶态,而PLD制备薄膜沿（400）晶面择优取向生长,基于前者薄膜开发的器件暗电流更大、导电性更好,进一步佐证了MS方法制备的Ga2O3薄膜氧空位缺陷更多（即背景载流子浓度更高）;（2）利用器件中Pt/Ga2O3界面形成的肖特基内建电场对光生载流子进行高效分离,获得了优异的自驱动日盲紫外光探测性能。在0 V偏压下,器件表现出较快的光响应速度（tr/td=0.05 s/0.1 s）和较低的暗电流(Idark=10 p A),峰值响应度R240 nm达65.7 m A/W,相应的探测率为4×1011 Jones;（3）在-5 V和+3 V脉冲电压（脉冲时间10 ms）交替切换下,器件显示出稳定的电致阻变效应,高/低阻值比高达104,高/低阻态均具有很好的保持性（超过104 s阻值无明显变化）,并可实现多级阻态的自由调制。分析得出,器件中氧空位陷阱中心对电注入载流子捕获/释放引起的肖特基势垒调控作用是器件电致阻变效应的物理机制;（4）通过控制脉冲电压的极性和幅值,可实现Pt/Ga2O3/NSTO/In紫外光探测器的暗电流从～4.9 n A至～5 p A、光/暗电流比从2.0至1.23×103、探测率从8.71×109Jones至3.42×1011Jones的有效自由调控,这为紫外光探测器性能的调控提供了新的技术路径。5、为了充分利用半导体结效应提升探测器性能,本工作设计并成功开发了新型Be ZnOS/Ga2O3异质结紫外光探测器,通过优化器件结构获得了优异的自驱动双波段紫外光探测性能。结果表明,Be ZnOS合金半导体与Ga2O3半导体的接触界面形成Ⅱ型能带配置,Be ZnOS/Ga2O3异质结内建电场促使光生载流子高效分离和传输,是器件获得优异自驱动光响应特性的主要来源。分析发现,Be ZnOS/Ga2O3异质结型紫外光探测器具有双波段探测能力,峰值光响应波长分别位于240 nm和350 nm。与Al/Be ZnOS/Ga2O3/Au器件相比,Pt/Be ZnOS/Ga2O3/Al器件显示出更优的自驱动紫外光探测性能:在0 V偏压下,器件的暗电流低至2.0 p A、对波长240 nm光响应度可达23.5 m A/W、光响应时间tr/td为0.09 s/0.1 s、探测率D*为2.3×1011Jones,这主要得益于Be ZnOS/Ga2O3异质结和Pt/Be ZnOS肖特基结的双结耦合增强效应。
钟耀宗[2]（2020）在《基于二次外延的p型栅GaN基增强型高电子迁移率晶体管》文中研究说明p-GaN栅增强型HEMT（p-GaNE-HEMT）作为高频高效的中低压功率电子器件的一种优选方案,目前得到了国内外学术界和产业界的认可。提高器件的阈值电压、降低其导通电阻率、实现稳定可靠的栅控性能仍是p-GaN E-HEMT的研究重点。采用金属有机化学气相沉积（MOCVD）二次外延技术,可以在图形化的AlGaN/GaN异质结构上（AlGaN势垒层栅区薄、非栅区厚）外延出p-GaN栅结构,有助于实现更高的阈值电压、更低的导通电阻率等优异性能。本文围绕二次外延p-GaN E-HEMT的器件仿真与设计、p-GaN的二次外延生长、器件工艺开发、以及器件性能测试等展开了较为深入、系统的研究,主要内容包括:1.利用Silvaco仿真软件对p-GaNE-HEMT的基本性能、耐压特性以及动态特性进行了仿真分析,从物理机制角度深入地理解器件性能的影响因素及规律。仿真给出了与实际器件结果相当的基本性能;分析了关态下器件电场分布的影响因素及规律:发现源场板的长度、场板介质厚度基本只影响GaN中的水平电场分布,而GaN缓冲层中的缺陷类型与浓度则同时影响水平电场和垂直电场的分布;采用OFF-ON切换、脉冲模式等变换方式,给出了开关过程中电流、能带结构、载流子浓度分布等物理量随时间变化的动态关系。仿真结果与实际器件的规律相同,其深入分析为高性能p-GaN E-HEMT设计与制备奠定了物理基础。2.设计了 p-GaN E-HEMT的结构尺寸、工艺流程以及制造监测结构。理论上推导了特征导通电阻、特征栅电荷以及功耗优值系数与p-GaN E-HEMT的尺寸（如栅-漏间距等）、导体方阻（源漏金属和2DEG）、寄生效应、栅极电荷之间的关系,并结合仿真数据和前期测试数据设计了不同电阻的大输出电流器件。同时确定了二次外延p-GaN E-HEMT的制备流程及工艺过程的监测方法,完成了理论向实践转换的工作。3.深入研究了 MOCVD二次外延生长p-GaN及其对器件性能的影响。二次外延涉及了厚层AlGaN生长、栅区势垒层厚度控制、AlGaN/p-GaN界面态密度控制以及p-GaN外延质量控制等关键科学问题。本文研究了 Al组分及其他生长条件对厚层AlGaN势垒层生长的影响,成功外延出势垒层厚度为45 nm高质量Al0.18Ga0.82N/GaN异质结;研究了 ICP刻蚀工艺参数对AlGaN刻蚀速率的影响,开发出刻蚀速率为12 nm/min的慢速刻蚀技术,将栅极区域AlGaN势垒层厚度精确控制在15±0.8 nm;通过XPS、AFM等手段对表面沾污、刻蚀损伤进行了研究分析,开发了湿法处理和MOCVD热处理结合的表面清洁技术,将p-GaN/AlGaN的界面态密度从传统刻蚀技术的1012～1013 eV-1.cm-2降低至1011～1012 eV-1·cm-2,栅极漏电降低3～4个量级,开关比由107提升至1010以上,栅控性能达到国际一流水平。4.深入研究了高温LPCVDSiNx表面钝化及其对器件性能的影响。通过对不同钝化层进行C-V、I-V测试分析,证实了高温（780℃）生长的LPCVDSiNx具有较高的质量,且能有效抑制AlGaN表面态。但用于p-GaN E-HEMT表面钝化时会带来Mg受主被重新钝化、p-GaN表面刻蚀损失影响接触制备等兼容性问题;通过XPS、I-V等测试对表面刻蚀损伤修复的效果进行分析,发现结合湿法处理和热处理的表面处理技术可有效解决这些兼容性问题。成功制备出了 LPCVD SiNx钝化的二次外延p-GaN E-HEMT,在关态漏极电压为250 V时,其动/静态电阻比值降低至1.5（ALD Al2O3表面钝化的器件为23）;阈值电压达到1.7V@IDS=10 μA/mm,导通电阻～8.5Ω·mm,开关比 5×1010,栅极漏电～2 nA/mm@VGD=-200V、～10μA/mm@VGS=+5V,关态耐压达到 715 V@IDS=100μA/mm;综合性能达到国际先进水平。5.深入分析了 p-GaN E-HEMT的栅极可靠性。通过对不同栅金属沉积后退火（PMA）条件的两种结构（Metal/p-GaN/AlGaN/GaN 和 Metal/p-GaN/Metal）进行变温I-V测试,发现在较高的正栅压下,栅极漏电符合Fowler-Nordheim隧穿机制;通过步进式电压法以及监控栅极失效过程中的I-V和C-V,发现栅极金属/p-GaN形成的肖特基结在高电场下,耗尽区内产生较多缺陷而导致净受主浓度（NA）随时间持续降低,最终发生栅极漏电突然上升的失效行为。研究表明,LPCVD SiNx钝化的二次外延p-GaNE-HEMT的栅极耐压达到12 V;失效时间服从Weibull分布,10年内1%的器件发生栅极失效的栅极正向工作电压为6.87V;该可靠性满足行业标准。
开翠红[3]（2020）在《氮化物半导体中缺陷及其影响研究》文中研究说明Ⅲ族氮化物是直接带隙半导体材料,具有禁带宽度可调、电子漂移速度快、击穿电压大、热稳定性好等诸多优势,是研制光电子器件和电力电子器件的理想材料。目前氮化物材料多是通过异质外延获得,晶格失配与热失配的存在以及生长过程中杂质的引入,使得氮化物材料含有大量缺陷,如pit、位错、点缺陷等。这些缺陷严重制约着器件的性能。为了进一步优化器件性能,获得长寿命、高可靠性、大功率GaN基器件,理解缺陷对氮化物材料性能影响十分必要。本文围绕氮化物中缺陷及其影响展开研究。通过紫外光辅助开尔文探针力显微镜（KPFM）研究了pit以及不同类型位错对GaN载流子输运的影响,并通过能带分析,解释了其物理机理;通过光致发光、正电子湮灭、二次离子质谱分析并结合第一性原理计算,阐明了AlN中点缺陷类型,揭示热处理温度对AlN点缺陷演变影响的机理。本论文研究所取得的主要创新性成果总结如下:（1）通过紫外光辅助的开尔文探针力显微镜（KPFM）测试在紫外光照和暗环境下非故意掺杂GaN的表面电势,系统的分析了V-pit（锥状底部）和U-pit（平坦底部）对GaN中载流子行为的影响。结果显示,V-pit和U-pit聚集大量电子,导致GaN表面载流子分布不均匀。在无光照中,同平面区域无光照电子浓度（n0）相比,V-pit和U-pit电子浓度升高,在其底部电子浓度分别为30n0和15n0。在紫外光照下,对于V-pit,锥状底部的电子浓度（4.93×1011n0）低于周围平面的电子浓度（5.68×1013n0）。对于U-pit,底部的电子浓度为1.35×1012n0,低于周围平面的电子浓度（6.13×1013n0）。根据非平衡载流子浓度与能带关系,阐明了pit缺陷引起载流子分布不均匀和复合速率的提升。（2）采用紫外光辅助KPFM与缺陷选择刻蚀结合的方法,实现对单一位错处载流子输运行为的表征。通过缺陷选择刻蚀,基于刻蚀坑形状分辨出螺位错、刃位错、混合位错,进一步结合紫外光辅助KPFM,表征单一位错处无光照及紫外光照下的表面电势。结果表明:螺位错生长过程中引入大量施主型缺陷,是主要的非辐射复合中心,也是造成器件暗电流的主要因素。刃位错和混合位错引入受主型缺陷,导致空穴聚集形成势垒,抑制位错处非辐射复合的发生。（3）通过光致发光谱（PL）、二次离子质谱（SIMS）、正电子湮灭结合第一性原理计算,研究高温热处理AlN中点缺陷的辨别、演变与光学性质。证明AlN中近紫外缺陷峰与[VAl-（ON）n]-3+n与ON之间载流子复合相关。高温热处理后O杂质浓度增加是造成近紫外缺陷峰增强的关键因素,[VAl-（ON）n]-3+n中n增加是导致缺陷峰复杂化增加并向高能端展宽的原因。O、Si、C等杂质随热处理温度的演变研究显示,热处理温度增加,气氛和蓝宝石衬底中O杂质扩散进入AlN,致使样品O杂质浓度增多。对于Si、C杂质,杂质向样品表面扩散,并从表面逐渐析出进入气氛中,样品表面杂质含量随热处理温度升高减少。在AlN蓝宝石界面,C、Si元素在热处理后由MOCVD-AlN与PVD-AlN界面向样品内部以及蓝宝石内部扩散,使样品整体杂质含量趋于均匀分布。
万利军[4]（2020）在《Mg扩散法制备常关型GaN基HEMT器件及其机理研究》文中认为近年来,第三代半导体材料Ga N凭借其禁带宽度大、击穿场强大等优异的材料特性在电力电子等领域中应用广泛。其中,Al Ga N/Ga N异质结材料所特有的高饱和电子浓度、高电子迁移率、低导通沟道电阻及高击穿场强等优势,使得Al Ga N/Ga N高电子迁移率晶体管（High electron mobility transistor,HEMT）在功率电子应用中受到广泛关注。然而,天然的Al Ga N/Ga N结构的HEMT器件为常开型器件,在不施加栅极电压的情况下,器件就处于导通状态。这种常开型器件将其应用于功率器件领域,则会增加电路设计的成本和复杂性,增加器件开关转换的功耗。因此常关型Ga N基HEMT器件的研究在实际应用中极其重要。在目前众多主流的制备常关型HEMT器件的方法中,通过将p-Ga N材料作为栅极帽层来提高阈值电压展现出了较好的可靠性,且目前商业化应用上也主要是采用该方法来制备常关型HEMT器件。然而针对该方法所需要的高刻蚀精度、低材料损伤及p型掺杂浓度较低等问题一直得不到很好的解决。针对以上问题,本文提出了一种新颖的p型栅常关型HEMT器件的制备方法,该方法基于Mg原子扩散理论,通过金属Mg在高温下向Al Ga N势垒层的渗透和扩散形成Al Ga N势垒层的局域p型掺杂,从而方便且高效地实现基于p型栅极帽层的常关型HEMT器件。详细探讨了材料表面与界面状态以及温度条件对Mg原子扩散机理和器件性能的影响,并进行了相关的工艺优化,取得的研究成果如下:（1）基于扩散方程建立了扩散系数与缺陷之间的联系,研究并分析了Al Ga N材料与Mg材料的表面与界面状态对Mg扩散机理以及器件性能的影响。通过有无ICP刻蚀来分析Al Ga N材料与Mg材料的表面与界面状态对Mg扩散的影响,揭示了扩散的机理和实现常关型特性的原理。研究发现,ICP刻蚀会增加Al Ga N材料与Mg材料的表面与界面的粗糙状态并引入大量的表界面态缺陷,有利于Mg扩散效率和扩散浓度的提高,从而实现Al Ga N势垒层的重p型掺杂和Ga N HEMT器件的阈值电压提升。在此基础上,研究了不同刻蚀时间后的材料表界面状态,得出了与器件性能的联系。同时设计了Mg O钝化层结构,有效抑制了栅极漏电,并据此综合归纳出最优的工艺路线及器件最优的性能表现。在ICP栅极刻蚀5 s后进行600°C持续1 min的Mg扩散实现了最高接近1021 cm-3的p型掺杂浓度,1.4 V的常关型阈值电压,2?10-7 m A/mm的优异漏电性能。（2）研究并分析了退火温度对Mg扩散机理以及器件性能的影响。本章我们详细探讨了退火温度这一重要因素对镁原子在Al Ga N晶格中的扩散行为的影响及导致的器件性能变化。揭示了退火温度对Mg扩散的内在影响机理,得出Mg原子在Al Ga N晶格中的内在置换行为,即通过置换Al Ga N材料内的Ga原子和Al原子从而形成单受主释放空穴,实现材料的p型掺杂。退火温度的提高导致Mg置换Al Ga N晶格的Ga或Al原子的反应效率提高,材料内更多的Ga或Al原子被Mg原子置换出原晶格位置并向材料表面聚集,导致材料表面及界面粗糙度增加,并据此建立了退火温度与材料内空穴浓度之间的相关性。通过控制退火温度来实现空穴浓度的变化进而实现阈值电压的调控。在400°C低温Mg扩散后实现了器件的阈值电压为0.1 V的常关型特性,为低温高性能常关型HEMT器件的制备提供了一种新的思路。综上所述,本文一方面通过刻蚀来分析Al Ga N材料与Mg材料的表面与界面状态对Mg扩散机理以及器件性能的影响,另一方面通过研究退火温度对Mg扩散机理行为以及器件性能的影响,得出了最优的工艺路线和积极的器件性能结果。本文的研究将对常关型Ga N基HEMT器件的深入研究与发展提供重大指导意义。
金伟[5]（2020）在《镁离子电池电极材料的研究与结构设计》文中进行了进一步梳理镁离子电池凭借着其优异的安全性能以及低廉的价格优势在后锂离子电池时代中脱颖而出。目前该领域的研究重点是开发具有良好电化学性能的镁离子电池电极材料。本文采用密度泛函理论方法,从原子层次对镁离子电池电极材料脱镁/嵌镁过程的电化学反应的影响因素进行深入研究,揭示掺杂和表面等因素对电极材料镁化行为影响的微观机理,并预测几种新型二维材料作为镁离子电池电极材料的可能性。1.研究了Ni掺杂对尖晶石型MgMn2O4材料作为镁离子电池正极材料的表面稳定性的影响。研究结果表明,用掺杂浓度x=0.5的Ni替代相应的Mn可以有效地防止MgMn2O4晶体结构的Jahn-Teller畸变。对于MgNi0.5Mn1.5O4和MgMn2O4材料,具有Mg-原子终端的（001）晶面的表面最稳定,表面能大小为0.08 J/m2。对于MgNi0.5Mn1.5O4来说,大部分表面终端的表面能在0.10-0.13 J/m2范围内,非常接近最低表面能0.08 J/m2,材料的表面结构稳定。对比掺杂前后材料的表面能,Ni掺杂对该材料的表面能影响并不明显,表明尖晶石型MgNi0.5Mn1.5O4仍可以作为镁离子电池的正极材料。且Ni不易在MgMn2O4表面偏析,掺杂后的MgNi0.5Mn1.5O4材料表面结构稳定,可以有效防止表面偏析。2.研究了镁离子电池负极材料铋和锡材料中镁离子的扩散行为。研究结果显示,单个镁离子在β-Sn和Bi中的扩散能垒分别为0.43和0.67 eV,数值大小很接近锂离子在Sn和Bi中的能垒,说明这两种材料均可以作为镁离子电池的负极材料。但是当增加镁离子浓度时,由于Mg-Mg的相互作用,镁离子在β-Sn中的扩散能垒有所增加,而在Bi中则没有明显改变。说明相较于β-Sn材料,Mg更容易在Bi材料中扩散。继续增加Mg浓度,最终会分别形成化合物Mg2Sn和Bi2Mg3,镁离子在Bi2Mg3中的扩散速率比在Mg2Sn中更快。分子动力学模拟进一步表明Bi显示出更高的充/放电速率,它比β-Sn更适合做镁离子电池的负极材料。3.研究了镁离子电池负极材料Sn和Bi的表面镁化行为。研究结果表明,Mg从β-Sn（100）面往材料内部迁移的扩散能垒在0.31到0.55 eV之间,表面对Mg的渗透影响并不明显。Bi（111）内部的Mg扩散能垒在0.37-0.54 eV,但是从表面向次表面渗透时的能垒高达1.27 eV,表面扩散能垒成为Mg渗透时的限速步骤。Mg从α-Sn的（100）、（110）和（111）表面渗透至下表面的扩散能垒分别为1.05、1.58和1.27eV,均比Mg在体相α-Sn内部的扩散能垒大,即Mg从表面扩散到次表层的过程中会出现速率被限制的情况。因此Bi和α-Sn材料用作镁离子电池负极时,有必要对其表面改性以提高其电化学行为。4.研究了Mg原子在单层黑磷上的吸附和扩散特性。研究结果表明,由于单层黑磷独特的褶皱结构,Mg在单层黑磷上的扩散行为表现出各向异性。Mg在单层黑磷上存在两个主要的扩散路径,其中沿着armchair方向迁移的扩散能垒为0.57eV,而沿着zigzag方向的扩散能垒只有0.08 eV。Mg沿zigzag方向的扩散比沿armchair方向的快得多。随Mg浓度增加,MgxP形成能的计算结果表明Mg嵌入单层黑磷引起的晶体变形和膨胀相对较小,材料结构稳定。结果表明单层黑磷可以作为镁离子电池的潜在负极材料。5.研究了-F和-OH官能团表面非对称功能化对M2X（M=Sc、Ti、V、Mn、Nb、Mo、Hf;X=C、N）MXenes物理性质的影响,并探讨了这类材料作为镁离子电池电极材料的可能性。研究结果表明:（1）除了单层Mo2C和Mo2N的稳定结构为H构型,原始的单层M2X体系的T构型比H相更稳定;（2）除Janus Nb2CFOH、Nb2NFOH和Hf2NFOH具有III构型外,大部分非对称功能化的MXenes的能量最稳定构型均为II构型;（3）除Sc2C以外,所有不对称官能团功能化的单层M2X均为金属材料;（4）除了Janus单层V2CFOH,非对称功能化后的MXenes均表现出力学稳定性;（5）除了单层V2C（OH）2和Mn2X MXenes,Mg在单层M2X上的吸附能力比在表面功能化后的MXenes上的更强;（6）表面非对称功能化后,大部分Janus MXenes上的Mg扩散能垒较低,且Mg在具有-F官能团的表面比-OH官能团表面的扩散速度快。结果表明Janus MXenes可以作为具有快速充放电速率的潜在镁离子电池电极材料。
陈永仁[6]（2020）在《室温辐射探测器材料碲镁镉晶体的生长及性能表征》文中研究表明碲镁镉(Cd1-xMgxTe)是一种性能优异的Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体材料。其具有较高的密度和平均原子序数、大的禁带宽度、高的电阻率和优良的载流子迁移率寿命乘积,被认为是几乎能够满足室温辐射探测器所有要求的可供替代Cd Zn Te的新一代室温辐射探测器材料。本论文采用优化的生长工艺,利用改进的垂直布里奇曼法生长了大尺寸的Cd0.95Mg0.05Te晶体。通过对晶体的结构、杂质、热力学以及光电性能进行测试和表征,研究了不同生长方法对晶体性能的影响,初步制备了简单平面探测器并测试了探测器性能。采用Cd补偿法和Te过量法结合ACTR技术分别生长了一根In掺杂的Cd0.95Mg0.05Te晶锭。两种方法生长的晶锭直径均为30mm,长度分别约为110mm和120mm。XRD测试表明晶体为闪锌矿结构,无富Te第二相。热重-差示扫描测试（TG-DSC）观察到了与Cd、Mg与Te熔点相对应的固-液相转变峰、玻璃化转变峰以及特定的吸热分解峰,晶体热稳定性好,熔点为1100℃。等离子质谱（ICP-MS）分析表明Mg在Cd补偿法和Te过量法生长的晶锭中分布均比较均匀,分凝因数非常接近于1,Mg元素含量从头部到尾部稍微减少。杂质元素主要集中在晶锭尾部,掺杂的In元素分布不均匀,呈现头部少尾部多的现象。EDS测试表明Cd补偿法与Te过量法均获得了接近化学计量比的Cd0.95Mg0.05Te晶体。红外透过显微镜与扫描电镜观察晶体夹杂相发现,Cd补偿法生长的晶体中主要存在50μm以下的近似球形的Te夹杂相,Te过量法生长的晶锭头部和中部出现共格孪晶界,尾部可观察到无夹杂相区域。两种方法生长的晶体夹杂相密度均较低,为103cm-2数量级。I-V曲线测试及拟合结果表明,Cd补偿法生长的晶体的电阻率最高可达3.47×109Ω·cm,而Te过量法生长的晶体的电阻率则高达2.15×1010Ω·cm。脉冲辐射时间响应曲线表明,Cd补偿法生长的晶体仅在100V呈现渡越平台,Te过量法生长的晶体的在外加电压下,均呈现渡越平台,电压增大时晶体的时间响应效率提高,曲线信噪比得到提升。近红外-可见光-紫外光谱测试确定了Cd补偿法和Te过量法生长的晶体的禁带宽度分别为1.57e V和1.53e V,与Mg含量为0.05时的理论值1.61e V较为接近。两种方法得到的晶体的最大红外透过率分别为61%和57%。低温光致发光谱测试表明两种方法生长的晶体中均出现了与晶体质量有关的（D0,X）峰和（A0,X）峰,以及与杂质In有关的DAP和Dcomplex峰。Cd补偿法生长的晶体质量好于Te过量法生长的晶体。最后,两种方法生长的晶体均制备了Cd1-xMgxTe简单平面探测器,241Amγ射线能谱测试表明Cd补偿法与Te过量法生长的晶体的制备的探测器能量分辨率分别为25.38%和14.79%,载流子迁移率寿命乘积（μτ）e值分别为5.28×10-4cm2/V、1.04×10-3cm2/V。两种法生长的晶体性能均达到了室温辐射探测器的要求。
吕全江[7]（2020）在《有源区结构对硅衬底GaN基LED载流子输运及复合影响的研究》文中指出随着光效的不断提升,GaN基LED在固态照明、显示等领域获得了广泛应用,为全球节能减排作出了重大贡献。根据美国能源部最新的LED效率提升计划,红、黄、绿、蓝各色LED的电光转换效率最终都要达到86%。目前各色LED光效与目标值均有差距,尤其是受制于“绿光鸿沟”问题的黄绿波段,差距巨大。在解决“绿光鸿沟”方面,近年来南昌大学国家硅基LED工程技术研究中心取得了很大进展,研发的硅基绿光LED（520 nm）电光转换效率超过45%（20 A/cm2）,硅基黄光LED（565 nm）电光转换效率接近30%（20A/cm2）,达到国际领先水平。然而与最终目标相比,光效还有很大提升空间。本文在国家硅基LED工程技术研究中心的技术平台以及对V形坑机理已有认识的基础上,通过改变含V形坑硅基LED的有源区结构,研究了载流子输运和复合的调控方法与机理,逐步形成了“疏堵结合、加强阱间交互”的载流子调控思路,藉以提升载流子在有源区中的利用率,提升器件内量子效率,改善效率droop,并设计了与之对应的有源区新结构。取得的主要研究成果如下:1.通过对比有无V形坑的硅基绿光LED样品发现,在n-GaN上生长InGaN/GaN多量子阱（MQWs）时,单纯在n-GaN与MQWs之间插入InGaN/GaN超晶格准备层不足以弛豫InGaN量子阱所受的压应力,还需要形成较大尺寸的V形坑。V形坑可以促进InGaN量子阱中In原子并入并获得陡峭的阱垒界面。在不形成V形坑的情况下,InGaN量子阱所受的压应力难以弛豫,产生相分离,表面变粗糙且阱垒界面变差。2.V形坑可以显着增强空穴注入到MQWs的效率,降低器件正向工作电压,提高器件发光效率。100K时,在含V形坑的样品中观察到了超晶格量子阱的发光峰,说明空穴可以通过V形坑侧壁注入到n侧的超晶格中与电子发生复合,在超晶格准备层中插入n-AlGaN作为空穴阻挡层可显着抑制空穴泄漏。而对于无V形坑的样品,在100K时,观察到了电子泄漏到p层与空穴发生复合的特征峰。两者对比可以确认V形坑有增强空穴注入效率的作用,且电子泄漏是由于空穴注入效率差所致。3.创新性地将InGaN/GaN MQWs有源区按照功能划分为载流子限制阱和载流子发光阱,其中限制阱分布在靠近n侧区域,发光阱分布在靠近P侧区域。限制阱具有比发光阱更大的禁带宽度,在起到将载流子限制在发光阱中的同时,还能够减少对发光阱所发光的吸收。实验证实了在含V形坑的多量子阱有源区中,靠近P侧的末阱对器件发光贡献不大,参与发光的量子阱主要集中在靠近p侧的倒数第二、三、四量子阱中。4.在上述研究结果的基础上,提出了“疏堵结合、加强阱间交互”的载流子调控思路,创新性地设计了由载流子发光阱和载流子限制阱混合而成的新型类三明治有源区结构。在此结构中,合理尺寸的V形坑与适当厚度、组分的AlGaN电子阻挡层结合可以“疏导”空穴通过V形坑侧壁注入到发光阱中,而限制阱则可以将载流子“堵截”在发光阱中,提升发光阱中载流子浓度;适当减薄发光阱对应的量子垒厚度,可以保证在不降低量子阱晶体质量的前提下,增强载流子在发光阱间的交互作用,提升载流子在发光阱中分布的均匀性。实验结果表明,以上设计可显着提升器件大电流下的EQE,降低效率droop。基于此类三明治有源区结构,获得了 20 A/cm2下,EQE达41.6%的528nm硅基绿光LED（2016年11月获得）,相关研究结果在ACS Photonics上发表。5.利用ABC+f（n）模型研究了 Si衬底GaN基LED在不同电流密度下载流子非辐射复合机制以及对器件光效的影响。结果表明:（1）在小电流密度下,载流子在缺陷能级处发生非辐射复合,载流子寿命变短,Shockley-Read-Hall（SRH）复合项An明显增加,EQE严重下降。随着注入电流增加,SRH复合逐渐饱和,在大电流下对EQE的影响可忽略不计。（2）导致样品在大电流下EQE下降,效率droop增大的主要原因是电子泄漏,此结论被低温电致发光光谱中观察到电子泄漏峰证实,同时也被ABC+f（n）模型中电子泄漏项Dn4明显增加所确认。（3）电子泄漏的成因主要来自于空穴注入效率的降低,通过调节外延结构提升空穴注入效率以及加强载流子阱间交互是抑制电子泄漏的有效途径。6.研究了量子垒掺Si个数对硅基黄光InGaN/GaN MQWs载流子分布及光效的影响。结果表明:（1）量子垒掺Si可以显着阻挡空穴注入到更深的量子阱中。在低温下,空穴具有更大的动能,在受到电子阻挡时会部分经由V形坑侧壁注入到靠n侧的量子阱中,在大电流下甚至可泄漏到超晶格准备层中。（2）量子垒掺Si个数太少会导致参与复合的电子浓度不足,降低器件光效;掺Si个数太多会导致电子和空穴在靠近P侧的量子阱中载流子浓度降低,削弱辐射复合速率,降低器件光效。仅在靠近p侧的倒数一到两个量子垒不掺杂时,电子和空穴在靠p侧的少数几个量子阱中具有最佳的匹配度,载流子辐射复合速率和器件光效显着提升。以上研究成果部分内容已发表在ACS Photonics、Journal of Luminescence、Superlattices and Microstructures、Chinese Physics B 以及 Chinese Journal of Luminescence上,得到同行专家的认可。本文所提出的类三明治有源区结构已被国家硅基LED工程技术研究中心采纳,并在硅基绿光LED的生产中取得实质性效果。本文研究结果对硅衬底GaN基含V形坑LED的外延结构、光电性能以及器件物理的研究具有参考价值与积极意义。
张红[8]（2019）在《氮掺杂ZnO薄膜的缺陷调控与光电特性研究》文中研究指明氧化锌（ZnO）作为一种新型的直接宽带隙半导体材料,室温下其禁带宽度约为3.37 eV,且具有较大的激子束缚能（60 meV）和极其优异的光电性能,是制备高效紫外发光二极管、低阈值紫外激光器、紫外探测器的优选材料,也是继GaN之后光电材料领域的又一前沿研究热点,受到国内外研究者的广泛关注。然而,与GaN的早期研究类似,ZnO也遭受非对称性掺杂难题,n型材料容易制备;而稳定可靠的p型掺杂却始终难以实现,这已成为制约ZnO材料进一步发展及推进器件化进程的瓶颈性问题,也直接导致ZnO的p型掺杂研究进入了低谷期。但要弄清ZnO的p型导电的起源和关键影响因素,必须从更为基本的缺陷入手,因此,本论文以ZnO材料中缺陷为研究对象,重点探讨缺陷对光电特性的影响,期望获得缺陷的调控方法,以为未来解决p型掺杂难题提供可能的途径和思路。本论文围绕ZnO的p型掺杂难题,以缺陷调控研究作为重点,首先研究了ZnO单晶在不同退火温度下的氧空位缺陷与光电磁特性,然后,利用射频磁控溅射、离子注入及后期热处理等方法,分别制备了N、In-N两类N基掺杂和In-Mg共掺ZnO薄膜,结合XRD、Raman、XPS、PL、SIMS、Hall、透光率测试及第一性原理计算等多种手段,深入研究了ZnO材料中氧空位、N的复合缺陷、间隙锌缺陷、杂质N缺陷演化行为,探索了缺陷对ZnO材料光电磁等物理特性的影响机制。主要研究内容和成果如下:（1）研究了退火温度对ZnO单晶中的氧空位缺陷与光电磁特性的影响。发现:未掺杂ZnO单晶具有典型的铁磁饱和行为,改变退火温度可有效调控ZnO单晶中氧相关缺陷的含量,ZnO单晶中观察到的d0室温铁磁性与表面氧空位缺陷密切相关;ZnO单晶的导电性能随退火温度增加而提高,主要来源于高温退火过程中Zni-VO浅施主复合体的形成,而不是VO缺陷或H杂质的激活;随退火温度增加,光学带隙呈现先降低后增加的规律,源于VO缺陷导致的降低作用与Burstein-Moss效应导致的增加之间的竞争。（2）结合N离子注入和后期热处理的优化实现了可重复的p型N掺杂ZnO薄膜。研究发现:p型区存在退火温度和退火时间的窗口,退火时间为5 min时,退火温度窗口为850950℃,其中,850℃下退火可获得最佳p型导电性能(空穴浓度、迁移率和电阻率分别为2.64×10166 cm-3、1.37 cm2V-1s-1和172.6Ω.cm),p型导电可维持1个月;而若退火温度过高,N杂质将不断向外扩散,导致VO施主型缺陷的产生和空穴浓度逐步降低。同时,研究发现:非轴向分布的NO-VZn浅受主复合体缺陷是导致N离子注入ZnO薄膜p型导电的一种新构型,其受主离化能约为127 meV。该项工作证实采用N离子注入方式是一种制备p型N掺杂ZnO薄膜的有效途径。（3）研究了表面C元素对N掺杂ZnO薄膜的晶体质量和性能的影响。发现:表面C会在ZnO膜中引起较大张应力,导致晶体质量衰退,但对薄膜光学带隙影响很小;C元素很容易与局域富N区域中的N原子结合形成C-N键,从而降低了N相关受主的浓度。因此,在晶界和表面处吸附的C杂质,很可能是导致难以实现高稳定p型N掺杂ZnO薄膜的重要原因之一。（4）基于第一性原理计算,研究了间隙锌（Zni）缺陷对p型ZnO:N薄膜导电稳定性的影响。研究发现:Zni缺陷容易处于八面体间隙位置,在室温环境下可“自由”迁移到NO-VZn复合体中的VZn位置,从而,破坏NO-VZn浅受主复合缺陷,降低ZnO:N的p型导电及稳定性。该项工作为深入理解Zni缺陷影响ZnO:N材料p型导电及其稳定性提供了理论依据。（5）结合实验和第一性原理计算,重点探讨了In-N共掺ZnO薄膜中杂质N的热稳定性和迁移行为,揭示了N相关缺陷的演化及与本征点缺陷VO的相互作用机理。研究发现:ZnO:In-N薄膜中N杂质的热稳定性较差,其局域化学状态强烈依赖于退火温度,存在两个明显的退火区间:在低温区（TA≤600℃）退火时,NO受主和分裂型间隙N（split-Ni）相互作用,形成（N2）O补偿性施主缺陷,使NO受主缺陷降低;而在高温区（TA>600℃）退火,薄膜表面附近产生的大量VO缺陷辅助了N杂质的向外迁移,从而,导致（N2）O施主的离解和局域N的缺失。In杂质有一定的提高N的热稳定性的作用,但作用远小于高温退火导致的杂质N的扩散和离解。（6）研究了Mg含量对In-Mg共掺ZnO薄膜结构、光学和电学等特性的影响。结果表明:In掺杂会诱导产生更多的Zni相关浅施主缺陷,提供额外的电子,导致n型ZnO薄膜的导电性能提高;而Mg的引入可部分抑制Zni相关浅施主缺陷浓度的产生,但Mg的掺入会降低IMZO薄膜晶体,使杂质散射增强、迁移率下降。本文从退火温度影响ZnO中本征缺陷出发,深入研究了N相关缺陷的热稳定性和演化过程,深入讨论了本征的Zni、VO及表面C污染对NO-VZn的影响规律,并发现Mg掺杂具有降低ZnO薄膜中Zni缺陷浓度的作用。这些工作为深入理解Zni、VO及表面C污染影响ZnO:N材料p型导电及其稳定性提供了理论依据,对未来探索和制备高质量的p型N掺杂ZnO材料具有重要的科学意义。但值得说明的是,如何改善N杂质的稳定性仍是实现高稳定和高质量p型ZnO半导体需要攻克的核心课题,需要进一步深入探索。
兰峰[9]（2019）在《金属掺杂对新型第二类超导材料烧结成相过程和性能的影响》文中研究说明MgB2和FeSe都是进入21世纪后发现的新型超导材料。二者虽然具有各自独特的超导特性,但是从材料制备角度来说,它们有很多相似之处,比如:1)结构简单,均为二元金属间化合物;2)组分元素价格低廉且毒性小;3)都属于典型的组元熔点相差大且相互反应活性弱的二元体系,此类材料主要通过粉末烧结制备而成。前期研究表明,金属掺杂对MgB2和FeSe这一类简单二元超导材料的烧结成相过程、烧结微观组织以及超导性能都有显着影响。但至今,这两种超导材料中金属掺杂影响机制尚未澄清。尤其是近几年金属与其他元素共掺杂的工作也已广泛开展,其交叉影响机制更是有待探明。在此背景下,本文主要围绕这两种新型第二类超导材料中金属掺杂机制开展工作,主要研究内容及获得的结论如下:综合采用物相分析与微观组织观察,发现在MgB2烧结样品中掺杂微米级Ni只会在MgB2晶界处生成Mg Ni2.5B2杂质颗粒,并且这些颗粒极易发生团聚长大,这会大大弱化MgB2晶粒间连接性,同时降低烧结样品中MgB2超导相的比例,恶化其临界电流密度。而纳米Ni掺杂却能够对MgB2的烧结成相以及超导性能起到积极的影响作用:掺杂的纳米Ni能够在Mg-B体系中形成液相辅助烧结,促进MgB2超导相的形成。此外,纳米Ni掺杂既可以有效减小MgB2的晶粒尺寸,还可以形成纳米级的第二相Mg Ni2.5B2以及更多的晶格缺陷,这些都可以作为有效的磁通钉扎中心。以上几种因素协同作用,有效提高了制备MgB2在高磁场下的临界电流密度大小。由于上述Ni掺杂对MgB2在高磁场下的临界电流密度提高作用有限,而前期研究表明C掺杂可以有效提高MgB2在高磁场下的临界电流密度。基于此,本文在Ni掺杂的基础上进一步引入C掺杂,希望通过C替代MgB2晶格中B引入带间散射以及晶格缺陷来进一步提高高磁场下MgB2的临界电流密度。研究结果表明,虽然C掺杂会在一定程度上阻碍Mg与B的反应,但纳米Ni与Mg形成的低温共晶液相可以有效抑制这种负面影响。最终在发挥纳米Ni金属掺杂作用的基础上,又有效引入了C掺杂,从而明显提高了MgB2的不可逆磁场(Hirr)以及高磁场下的临界电流密度。进一步采用Cu替代Ni对MgB2进行掺杂,发现Cu掺杂比Ni掺杂更能促进MgB2的低温烧结成相,而且Cu掺杂形成的Mg-Cu合金不会进入MgB2基体中,基本上不会恶化晶间连接性。但Cu掺杂仅能提高MgB2在低磁场下的临界电流密度。基于此,探索采用Cu和石墨烯共掺杂的方法来改善低温烧结MgB2在全磁场下临界电流密度。结果表明,石墨烯不仅能够引入有效C掺杂,而且其网状结构提供了有利于MgB2形核的载体,Mg-Cu液相的形成又促进了MgB2晶粒的均匀长大,因此可以形成致密均匀的细晶组织。这些因素最终使得MgB2的临界电流密度在全磁场下都得到了明显改善。由于石墨烯仅能在其边缘区域释放少量的游离C,无法对MgB2中B位实现足够的有效替代,这对于改善MgB2临界电流密度来说仍然有限。为了进一步在Cu掺杂低温烧结MgB2中引入更多的C掺杂,进而提高其临界电流密度,我们采用C包覆B粉替代原来的纯B粉作为Cu掺杂MgB2低温烧结的先驱粉和碳掺杂源。结果表明,C包覆B粉能够在低温烧结制备的MgB2中原位引入大量均匀有效的C掺杂。同时Cu掺杂低温烧结还可以获得MgB2细晶组织,这些都有利于改善MgB2的载流能力。最终制备出了高性能的MgB2超导块材,其临界电流密度在20 K和2 T条件下达到1×105 A/cm2,基本满足实用要求。考虑到MgB2主要以线材的形式应用推广,这里将上述Cu掺杂低温烧结结合C掺杂的思路引入到中心Mg扩散（IMD）工艺中用以制备高性能实用化的MgB2线材。通过原位烧结实验监测和动力学计算模拟发现对Mg棒进行Cu包覆处理可以有效促进Mg的扩散,改变线材中超导层形成动力学机制,从而加速线材中MgB2致密超导层的形成。600℃烧结成功制备出了具有完全致密超导层的大直径（1.03mm）IMD线材。其工程临界电流密度比传统粉末装管法高温烧结的MgB2线材提高了6倍以上,与采用中心Mg棒扩散法制备的第二代大直径（0.83 mm）MgB2超导线材相比提高了一倍以上,可以与其制备的小直径（0.55mm）MgB2线材相媲美。借鉴上述MgB2中金属掺杂的研究思路和方法,又研究了另一种与MgB2类似的新型超导材料FeSe中金属掺杂机制。发现Mg掺杂能够明显促进层状FeSe超导晶体组织的形成,提高了超导相的比例,从而显着改善了FeSe超导性能,其Tc与未掺杂样品相比提高了25%以上,达到了12.3 K。经过物相分析与晶格参数计算发现,Mg并没有进入FeSe超导相晶格中,主要与FeSe反应生成Mg Se相,Mg Se与FeSe能够形成复合多层纳米晶体组织,是Tc提高的主要原因。
王振旭[10]（2019）在《硅衬底GaN基绿光LED的量子阱结构对光电性能影响的研究》文中提出近些年来,半导体照明技术的发展可谓是日新月异。得益于材料外延生长和器件制备技术的不断进步,GaN基发光二极管LED取得了突飞猛进的发展,目前已被广泛应用于室内外照明、交通信号灯、汽车头灯、户外显示屏等多个领域,占据着举足轻重的地位。然而,由于GaN基LED在大电流密度下发生效率衰减的原因,使得只有在小电流密度下才能获得高光效的LED器件,尤其对于高In组份的黄光和绿光LED而言。如果能够提高GaN基LED在黄、绿光波段的发光效率,不仅能够填补绿光鸿沟,更能推动多基色LED合成白光的照明广泛应用。InGaN/GaN量子阱作为LED发光的核心部分,其结构的变化对LED的光电性能有着至关重要的影响。本文以Si衬底GaN基绿光LED的量子阱为研究对象,通过在量子阱中设计AlGaN插入层,优化阱后cap层厚度,设计不同量子阱结构,进一步提升GaN基绿光LED的光电性能,主要进行了以下研究:1.通过在靠近量子阱底部（靠近n型侧）的GaN量子垒中设计AlGaN插入层,研究了该AlGaN插入层对载流子输运以及量子效率的影响。研究表明:量子垒中AlGaN插入层的设计,极大地增加了小电流下的发光效率,同时减小了正向漏电流,降低了工作电压。而这种性能的改善与样品中的V形坑结构有着密不可分的关系,基于含有V形坑的LED结构,AlGaN插入层起到了更有效地屏蔽位错的作用。同时高势垒的AlGaN也对载流子输运造成影响,从低温下的光谱图我们发现AlGaN插入层的设计使得样品中出现两套发光峰,两套发光峰分别来自底部和顶部量子阱,当工作电流达到“临界电流”时,底部量子阱才会开启。此外,AlGaN插入层起到了较好的电子阻挡作用,减少了电子泄漏。2.通过调控阱后cap层的生长时间,研究了阱后cap层厚度变化对量子阱质量及LED光电性能的影响。研究表明:阱后cap层可以有效地保护InGaN量子阱层,随着cap层厚度的逐渐增加,量子阱的晶体质量也随之提高,且阱中的In变得更加均匀,阱垒界面也更加陡峭。在小电流下,随着cap层厚度的增加,EQE依次减小,而在大电流下,随着cap层厚度的增加,EQE依次增大。由于cap层最薄的样品局域态密度较大,因此表现出更高的发光效率,同时也表现出更长的发光波长。在大电流密度下,cap层最厚的样品有着更好的量子阱质量以及陡峭的阱垒界面,对载流子有着更强的限制作用,因此表现出更高的发光效率。此外我们在低温下观察到InGaN/GaN超晶格准备层的发光峰,证实了V形坑有促进空穴注入更深位置的作用。3.通过设计准备阱与发光阱不同组合的阱结构,研究了其对绿光LED光电性能的影响,实验中准备阱与发光阱的区别在于GaN垒厚的不同。对于靠近n层的准备阱,其GaN垒厚设计为130?,而对于靠近p层的发光阱,其厚度设计为100?。研究表明:采用准备阱与发光阱相结合的量子阱结构可以有效地提升光效,对于准备阱,由于InGaN量子阱在低温下生长,其晶体质量较差,而GaN垒层要起到对阱的修复作用,为后续生长提供较好的平台,准备阱中较厚的GaN垒层自然有着更好的修复作用,因而提高了靠近p型层发光阱的晶体质量。对于发光阱,由于空穴和电子的不匹配,发光区域主要集中在靠近p型层的发光阱中,这时较薄的GaN垒层使载流子更加容易传输,提升载流子的注入效率。
二、Mg在GaP材料中掺杂行为的SIMS分析（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、Mg在GaP材料中掺杂行为的SIMS分析（论文提纲范文）
（1）新型宽禁带氧化物半导体薄膜制备及其紫外光电探测器探索（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1 章 绪论 |
| 1.1 前言 |
| 1.2 半导体光电探测器介绍 |
| 1.2.1 光电探测器的工作机制 |
| 1.2.2 光电探测器的性能指标 |
| 1.2.3 光电探测器的分类 |
| 1.3 宽禁带半导体及其在紫外探测领域的应用 |
| 1.3.1 宽禁带半导体材料介绍 |
| 1.3.2 ZnO基紫外光电探测器研究进展 |
| 1.3.3 Ga_2O_3基紫外光电探测器研究进展 |
| 1.3.4 存在的问题与挑战 |
| 1.4 本文的研究思路及内容 |
| 第2 章 实验制备技术与表征测试方法 |
| 2.1 靶材制备 |
| 2.2 薄膜制备 |
| 2.2.1 磁控溅射 |
| 2.2.2 脉冲激光沉积 |
| 2.2.3 真空热蒸发 |
| 2.3 薄膜表征与测试 |
| 2.3.1 X射线衍射 |
| 2.3.2 X射线光电子能谱 |
| 2.3.3 场发射扫描电子显微镜 |
| 2.3.4 原子力显微镜 |
| 2.3.5 吸收/透射光谱 |
| 2.4 光电探测器性能测试 |
| 2.4.1 光谱响应特性 |
| 2.4.2 电流-电压关系及时间响应特性 |
| 2.4.3 电致阻变特性 |
| 第3 章 新型双阳离子掺杂ZnO四元合金薄膜制备及其光电导型紫外光探测器 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 BeMgZnO四元合金薄膜及其紫外光探测器 |
| 3.2.1 样品制备 |
| 3.2.2 极性 c-面和非极性 m-面BeMgZnO合金薄膜研究 |
| 3.2.3 基于BeMgZnO合金的紫外光探测器研究 |
| 3.3 新型BeCdZnO四元合金薄膜及其紫外光探测器探索 |
| 3.3.1 样品制备 |
| 3.3.2 氧压调控BeCdZnO薄膜结构、成分及性能研究 |
| 3.3.3 基于BeCdZnO合金的紫外光探测器研究 |
| 3.4 新型BeCaZnO四元合金薄膜及其紫外光探测器探索 |
| 3.4.1 样品制备 |
| 3.4.2 生长温度对BeCaZnO薄膜结构、成分及性能的影响 |
| 3.4.3 基于BeCaZnO合金的紫外光探测器研究 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 Ga_2O_3薄膜的PVD制备及其肖特基型紫外光探测器 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 样品制备与表征 |
| 4.2.1 样品制备 |
| 4.2.2 样品表征 |
| 4.3 器件性能研究 |
| 4.3.1 Ga_2O_3基肖特基结型紫外光探测器的自驱动光响应 |
| 4.3.2 Pt/Ga_2O_3/NSTO/In器件的电致阻变效应 |
| 4.3.3 阻变调控Pt/Ga_2O_3/NSTO/In器件紫外光响应特性 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 BeZnOS/Ga_2O_3异质结制备及其紫外光探测器探索 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 样品制备与表征 |
| 5.2.1 样品制备 |
| 5.2.2 薄膜表征 |
| 5.3 器件性能研究 |
| 5.3.1 Al/BeZn OS/Ga_2O_3/Au紫外光探测器 |
| 5.3.2 Pt/BeZnOS/Ga_2O_3/Al紫外光探测器 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6 章 全文总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 致谢 |
（2）基于二次外延的p型栅GaN基增强型高电子迁移率晶体管（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 p-GaN E-HEMT的研究意义 |
| 1.2 p-GaNE-HEMT简介及国内外研究进展 |
| 1.2.1 Si基AlGaN/GaN HEMT的发展 |
| 1.2.2 p-GaN E-HEMT的研究概况 |
| 1.2.3 拟采用方案与总体研究思路 |
| 1.3 论文设计与工作安排 |
| 第2章 p-GaN E-HEMT的制备与测试方法 |
| 2.1 GaN材料的外延生长 |
| 2.2 器件的加工制备 |
| 2.3 器件的测试表征 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 p-GaN E-HEMT的性能仿真分析 |
| 3.1 Silvaco对p-GaN E-HEMT进行仿真的程序及相关物理模型 |
| 3.2 P-GaN E-HEMT的基本性能仿真分析 |
| 3.3 P-GaN E-HEMT关态时电场分布的影响因素仿真 |
| 3.4 P-GaN E-HEMT的动态性能仿真分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 器件结构与工艺版图设计 |
| 4.1 器件的优值功耗系数及其影响因素 |
| 4.2 工艺流程设计 |
| 4.3 器件制备的测试结构设计 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 p-GaN的MOCVD二次外延生长及其影响研究 |
| 5.1 厚势垒AlGaN/GaN异质结生长及栅槽的精确刻蚀 |
| 5.2 栅槽刻蚀表面处理 |
| 5.3 P-GaN的二次外延生长 |
| 5.4 二次外延界面对器件栅极性能的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 p-GaN E-HEMT表面钝化及其影响研究 |
| 6.1 p-GaN E-HEMT表面钝化方案 |
| 6.2 高温LPCVD SiNx表面钝化研究 |
| 6.3 LPCVD SiNx表面钝化后高质量的金属接触制备 |
| 6.4 LPCVD SiNx表面钝化的二次外延p-GaN E-HEMT性能 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 p-GaN E-HEMT的栅极可靠性研究 |
| 7.1 p-GaN栅极漏电及其机制 |
| 7.1.1 测试结构及其等效电路 |
| 7.1.2 变温I-V测试 |
| 7.1.3 反偏“栅金属/p-GaN”肖特基结的F-N隧穿效应 |
| 7.2 p-GaN栅极寿命 |
| 7.3 p-GaN栅极失效过程分析与机理 |
| 7.3.1 步进电压法测试与分析 |
| 7.3.2 恒电压下p-GaN栅极性能的变化 |
| 7.3.3 p-GaN栅正向电压下的失效机制 |
| 7.4 p-GaN栅极的均匀性初步 |
| 7.5 本章小结 |
| 第8章 总结与展望 |
| 8.1 全文总结 |
| 8.2 未来展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（3）氮化物半导体中缺陷及其影响研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 前言——研究背景与意义 |
| 1.1.1 氮化物材料结构与性质 |
| 1.2 氮化物材料的缺陷类型 |
| 1.2.1 pit缺陷 |
| 1.2.2 位错 |
| 1.2.3 点缺陷 |
| 1.3 缺陷对器件性能影响 |
| 1.3.1 V-pit对器件性能影响 |
| 1.3.2 位错对器件性能影响 |
| 1.3.3 点缺陷对器件性能影响 |
| 1.4 缺陷的表征方法 |
| 1.5 本论文主要研究内容 |
| 第二章 MOCVD外延技术和缺陷表征测试方法 |
| 2.1 前言 |
| 2.2 MOCVD生长技术 |
| 2.3 缺陷表征方法 |
| 2.3.1 X射线衍射技术(XRD) |
| 2.3.2 原子力显微镜(AFM) |
| 2.3.3 二次离子质谱分析(SIMS) |
| 2.3.4 正电子湮灭(PAT) |
| 2.3.5 光致发光谱(PL) |
| 2.3.6 扫描电子显微镜(SEM)与阴极射线荧光光谱(CL) |
| 2.3.7 拉曼光谱(Raman) |
| 第三章 pit缺陷对GaN光电性能影响 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 pit缺陷的生长及形貌表征 |
| 3.3 GaN材料中pit缺陷表面电势 |
| 3.4 GaN中 pit缺陷对载流子影响 |
| 3.4.1 Pit缺陷对载流子分布影响 |
| 3.4.2 Pit缺陷对载流子复合速率影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 位错对GaN光电性能影响 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 位错的缺陷选择刻蚀 |
| 4.3 位错对GaN光电性质影响 |
| 4.3.1 磷酸刻蚀对uGaN表面电势的影响 |
| 4.3.2 位错对载流子输运行为影响 |
| 4.3.3 位错对肖特基接触的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 高温热处理AlN中点缺陷对光学性能影响 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 高温热处理AlN光学性质 |
| 5.3 高温热处理AlN点缺陷演变机理 |
| 5.3.1 O杂质演变机理 |
| 5.3.2 C、Si杂质演变机理 |
| 5.4 高温热处理AlN空位缺陷演变机理 |
| 5.5 AlN中点缺陷能级 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（4）Mg扩散法制备常关型GaN基HEMT器件及其机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 GaN基材料与器件的研究意义 |
| 1.1.1 宽禁带半导体材料GaN的材料特性 |
| 1.1.2 AlGaN/GaN异质结物理 |
| 1.2 常关型AlGaN/GaN HEMT的国内外研究进展 |
| 1.3 常关型GaN基 HEMT器件发展的难题 |
| 1.4 本论文的主要工作内容及安排 |
| 第二章 GaN基常关型HEMT器件基本理论 |
| 2.1 GaN基常关型HEMT器件的实现机理 |
| 2.2 GaN基常关型HEMT器件的实现方法 |
| 2.2.1 薄势垒层常关型器件 |
| 2.2.2 槽栅常关型器件 |
| 2.2.3 氟离子注入栅常关型器件 |
| 2.2.4 p-GaN栅常关型器件 |
| 2.2.5 共源共栅常关型器件 |
| 2.3 五种实现常关型方法的优缺点 |
| 第三章 Mg扩散常关型GaN HEMT研究 |
| 3.1 Mg扩散常关型GaN HEMT研制 |
| 3.1.1 器件制备 |
| 3.1.2 器件结构与性能 |
| 3.1.3 器件制备优化 |
| 3.1.4 优化后结构与性能 |
| 3.2 Mg扩散常关型GaN HEMT实现机理 |
| 3.3 Mg扩散常关型GaN HEMT电学特性 |
| 3.3.1 转移输出特性 |
| 3.3.2 关态击穿电压与栅漏电特性 |
| 3.4 刻蚀时间对Mg扩散常关型HEMT研究 |
| 3.5 刻蚀时间对器件电学特性测试及分析 |
| 3.5.1 直流特性 |
| 3.5.2 关态特性 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 退火温度对Mg扩散机理及器件性能影响研究 |
| 4.1 退火温度对Mg扩散常关型HEMT研究 |
| 4.2 退火温度对器件电学性能测试及分析 |
| 4.2.1 直流特性 |
| 4.2.2 关态特性 |
| 4.3 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 附件 |
（5）镁离子电池电极材料的研究与结构设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 镁离子电池的工作原理简介 |
| 1.3 电极材料的研究现状与发展态势 |
| 1.3.1 正极材料 |
| 1.3.2 负极材料 |
| 1.4 面临的问题与挑战 |
| 1.5 本文的研究内容与意义 |
| 第二章 理论基础与计算方法简介 |
| 2.1 密度泛函理论 |
| 2.1.1 概念起源 |
| 2.1.2 Hohenberg-Kohn定理 |
| 2.1.3 Kohn-Sham方法 |
| 2.2 交换关联泛函 |
| 2.2.1 局域密度近似 |
| 2.2.2 广义梯度近似 |
| 2.3 Bloch定理 |
| 2.4 周期性边界条件和超胞方法 |
| 2.5 常用计算模拟软件包 |
| 2.5.1 VASP简介 |
| 2.5.2 SIESTA简介 |
| 2.5.3 CASTEP简介 |
| 第三章 尖晶石型MgNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4和MgMn_2O_4 正极材料的表面结构稳定性研究. |
| 3.1 引言 |
| 3.2 计算模拟与参数设置 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 Ni替换MgMn_2O_4中Mn的位置讨论 |
| 3.3.2 建立对称等效表面与原子层数测试 |
| 3.3.3 表面驰豫与表面能计算 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 负极材料Sn和 Bi中镁离子的动力学研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 计算模拟与参数设置 |
| 4.3 负极材料β-Sn和 Bi中的镁离子的嵌入与扩散行为研究 |
| 4.3.1 单个Mg嵌入β-Sn和 Bi负极材料 |
| 4.3.2 单个Mg在 β-Sn和 Bi中的扩散行为 |
| 4.3.3 相邻Mg对 β-Sn和 Bi中 Mg扩散的影响 |
| 4.3.4 Mg在化合物Mg_2Sn和 Bi_2Mg_3 中的扩散 |
| 4.4 镁离子在Mg_2Sn和 Bi_2Mg_3 合金中的分子动力学模拟 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 负极材料Sn和 Bi晶体表面镁化行为的研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 负极材料β-Sn和 Bi表面镁化行为研究 |
| 5.2.1 计算模拟 |
| 5.2.2 建立结构稳定的表面模型 |
| 5.2.3 Mg在 β-Sn(100)表面的吸附与内部扩散 |
| 5.2.4 Mg在 Bi(111)表面的吸附与内部扩散 |
| 5.2.5 负极材料β-Sn和 Bi的理论电压分布 |
| 5.2.6 本节小结 |
| 5.3 负极材料α-Sn不同晶面对镁吸附和渗透的影响 |
| 5.3.1 计算模拟 |
| 5.3.2 Mg在 α-Sn(100)表面的吸附与镁化特性 |
| 5.3.3 Mg在 α-Sn(110)表面的吸附与镁化特性 |
| 5.3.4 Mg在 α-Sn(111)表面的吸附与镁化特性 |
| 5.3.5 Mg2Sn不同晶面的表面镁化特性 |
| 5.3.6 本节小结 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 单层黑磷作为潜在镁离子电池电极材料的研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 计算模拟与参数设置 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 Mg在单层黑磷表面的吸附特性 |
| 6.3.2 Mg在单层黑磷表面的扩散行为 |
| 6.3.3 Mg浓度对单层黑磷的结构稳定性影响 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 二维Janus结构MXenes作为电极材料的电化学特性研究 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 计算模拟与参数设置 |
| 7.3 Janus MXenes的结构稳定性、电子以及力学性质研究 |
| 7.3.1 单层过渡金属碳化物或氮化物(M2X)的晶体结构及稳定性 |
| 7.3.2 表面功能化对MXenes的结构稳定性影响 |
| 7.3.3 表面功能化对MXenes的电子特性影响 |
| 7.3.4 表面功能化对MXenes的力学特性影响 |
| 7.4 Mg在 MXenes表面的吸附和扩散 |
| 7.4.1 Mg在 MXenes表面的吸附特性 |
| 7.4.2 Mg在 MXenes表面的扩散行为 |
| 7.5 本章小结 |
| 第八章 结论与展望 |
| 8.1 全文总结 |
| 8.2 创新之处 |
| 8.3 后续展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
（6）室温辐射探测器材料碲镁镉晶体的生长及性能表征（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 Cd_(1-x)Mg_xTe晶体的性质与应用 |
| 1.2.1 Cd_(1-x)Mg_xTe的晶体结构 |
| 1.2.2 Cd_(1-x)Mg_xTe晶体的相图 |
| 1.2.3 Cd_(1-x)Mg_xTe晶体的能带 |
| 1.2.4 Cd_(1-x)Mg_xTe晶体的发展现状与应用 |
| 1.3 Cd_(1-x)Mg_xTe晶体的生长方法 |
| 1.3.1 熔体法 |
| 1.3.2 气相法 |
| 1.3.3 溶液法 |
| 1.4 Cd_(1-x)Mg_xTe晶体中的缺陷 |
| 1.4.1 点缺陷 |
| 1.4.2 孪晶 |
| 1.4.3 夹杂相/沉淀相 |
| 1.5 CdTe基晶体的掺杂及高电阻率研究 |
| 1.5.1 掺杂的目的 |
| 1.5.2 掺杂元素的选择 |
| 1.5.3 晶体的高电阻率研究 |
| 1.6 当前Cd_(1-x)Mg_xTe晶体生长需要解决的问题 |
| 1.7 本文的选题意义及研究内容 |
| 第二章 实验原理与研究方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 晶体生长与实验过程 |
| 2.2.1 石英坩埚的清洗与碳膜蒸镀 |
| 2.2.2 多晶料的配料与合成 |
| 2.2.3 晶体生长参数设定 |
| 2.2.4 单晶生长 |
| 2.3 晶体生长结果与后续处理 |
| 2.3.1 生长结果 |
| 2.3.2 晶锭切割 |
| 2.3.3 晶片处理 |
| 2.4 主要研究方法 |
| 2.4.1 晶体结构、杂质以及夹杂相的测试研究 |
| 2.4.2 晶体热力学性能的测试研究 |
| 2.4.3 晶体光学性能的测试研究 |
| 2.4.4 晶体电学性能的测试研究 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 Cd补偿法生长Cd_(1-x)Mg_xTe晶体的研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 Cd_(1-x)Mg_xTe晶体的热力学性能 |
| 3.2.1 热重-差示扫描测试分析 |
| 3.2.2 电感耦合等离子质谱测试分析 |
| 3.3 Cd_(1-x)Mg_xTe晶体结构及缺陷表征 |
| 3.3.1 X射线衍射 |
| 3.3.2 红外透过成像显微镜 |
| 3.3.3 扫描电子显微镜及EDS测试 |
| 3.4 Cd_(1-x)Mg_xTe晶体的电学性能 |
| 3.4.1 电流电压I-V特性 |
| 3.4.2 脉冲激光的时间响应测试 |
| 3.5 Cd_(1-x)Mg_xTe晶体的光学性能 |
| 3.5.1 近红外-可见光-紫外光谱测试 |
| 3.5.2 红外透过率测试 |
| 3.5.3 光致发光谱(PL)测试 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 Te过量法生长Cd_(1-x)Mg_xTe晶体的研究 |
| 4.1 Cd_(1-x)Mg_xTe晶体的热力学性能及元素分析 |
| 4.1.1 热重-差示扫描测试分析 |
| 4.1.2 电感耦合等离子质谱测试分析 |
| 4.2 Cd_(1-x)Mg_xTe晶体结构及缺陷表征 |
| 4.2.1 X射线衍射 |
| 4.2.2 红外透过成像显微镜 |
| 4.2.3 扫描电子显微镜及EDS测试 |
| 4.3 Cd_(1-x)Mg_xTe晶体的电学性能 |
| 4.3.1 电流电压I-V特性 |
| 4.3.2 脉冲激光的时间响应测试 |
| 4.4 Cd_(1-x)Mg_xTe晶体的光学性能 |
| 4.4.1 近红外-可见光-紫外光谱测试 |
| 4.4.2 红外透过率测试 |
| 4.4.3 光致发光谱(PL)测试 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 Cd_(1-x)Mg_xTe探测器的理论分析、制备与测试 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 能谱测试系统及探测器制备方法与工作原理 |
| 5.2.1 能谱测试系统 |
| 5.2.2 探测器的工作原理 |
| 5.3 探测器的理论分析 |
| 5.3.1 电荷收集效率的公式推导 |
| 5.3.2 能量分辨率的公式推导 |
| 5.3.3 电荷收集效率与能量分辨率的影响因素 |
| 5.4 简单平面电极的探测器制备及能谱响应测试 |
| 5.4.1 简单平面电极探测器的制备 |
| 5.4.2 能谱测试及载流子传输特性 |
| 5.5 本章小结 |
| 主要结论 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
（7）有源区结构对硅衬底GaN基LED载流子输运及复合影响的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 Ⅲ族氮化物概述 |
| 1.1.1 GaN基材料与器件的研究意义 |
| 1.1.2 GaN基材料基本结构和性质 |
| 1.1.3 GaN基材料中的极化现象 |
| 1.2 GaN基LED技术 |
| 1.2.1 GaN基LED的发展历史 |
| 1.2.2 GaN基LED的发光原理 |
| 1.2.3 GaN基LED衬底选择 |
| 1.2.4 硅衬底GaN基LED典型外延结构 |
| 1.2.5 硅衬底GaN基LED芯片工艺 |
| 1.3 GaN基LED发光效率与载流子输运及复合 |
| 1.3.1 GaN基LED几种发光效率定义 |
| 1.3.2 GaN基LED载流子复合机制 |
| 1.3.3 GaN基LED载流子输运机制 |
| 1.3.4 GaN基LED效率击droop机制 |
| 1.4 V形坑与载流子分布 |
| 1.4.1 V形坑起源及调控 |
| 1.4.2 V形坑调控载流子在有源区中分布 |
| 1.4.3 基于含V形坑LED外延结构的优化思路 |
| 1.5 本论文的研究内容及行文安排 |
| 第2章 V形坑对InGaN/GaN绿光LED外延生长及载流子注入的影响 |
| 2.1 V形坑对InGaN/GaN绿光多量子阱LED的应力释放、In并入及光电性能的影响 |
| 2.1.1 实验 |
| 2.1.2 结果与讨论 |
| 2.1.3 小结 |
| 2.2 V形坑增强空穴注入及导致的空穴泄漏对InGaN/GaN多量子阱绿光LED光电性能的影响 |
| 2.2.1 实验 |
| 2.2.2 结果与讨论 |
| 2.2.3 小结 |
| 第3章 限制阱和发光阱混合的有源区结构对载流子输运及复合的影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 载流子限制阱和载流子发光阱对混合有源区晶体质量的影响 |
| 3.3.2 EL和PL光谱研究载流子在混合有源区中输运及复合特性及其对器件光电性能的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 类三明治InGaN/GaN多量子阱结构提升载流子阱间交互作用 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 类三明治有源区结构改变发光阱对应的量子垒厚度对微观结构性能的影响 |
| 4.3.2 类三明治有源区结构改变发光阱对应的量子垒厚度对LED器件性能的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 硅衬底GaN基绿光LED有源区中非辐射复合机制对器件外量子效率的影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 缺陷相关的非辐射复合对硅衬底GaN基绿光LED在小电流下外量子效率的影响 |
| 5.3.2 电子泄漏相关的非辐射复合对硅衬底GaN基绿光LED在大电流下外量子效率的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 量子垒掺Si个数对InGaN/GaN黄光LED载流子输运的影响 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 量子垒掺Si个数对高In组分InGaN/GaN多量子阱晶体质量的影响 |
| 6.3.2 量子垒掺Si个数对室温下黄光LED光学性能的影响 |
| 6.3.3 量子垒掺Si个数对室温下黄光LED电学性能的影响 |
| 6.3.4 量子垒掺Si个数对低温下黄光LED光学性能的影响 |
| 6.4 小结 |
| 第7章 总结和展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 进一步工作的方向 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间的研究成果 |
（8）氮掺杂ZnO薄膜的缺陷调控与光电特性研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| 英文摘要 |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 ZnO材料的基本物理性质 |
| 1.2.1 ZnO的晶体结构 |
| 1.2.2 ZnO的能带结构 |
| 1.2.3 ZnO的物理与化学性质 |
| 1.3 ZnO的本征缺陷与掺杂研究现状 |
| 1.3.1 ZnO本征缺陷的研究现状 |
| 1.3.2 n型掺杂ZnO的研究现状 |
| 1.3.3 p型掺杂ZnO的研究现状 |
| 1.3.4 ZnO紫外发光器件的研究现状 |
| 1.4 ZnO材料研究中存在的物理问题 |
| 1.4.1 未掺杂ZnO的n型导电起源 |
| 1.4.2 ZnO的d0室温铁磁来源争议 |
| 1.4.3 ZnO的p型导电机制 |
| 1.4.4 ZnO的p型导电稳定性问题 |
| 1.5 选题依据与研究内容 |
| 1.6 本论文的章节安排 |
| 2 实验方法与原理介绍 |
| 2.1 磁控溅射原理 |
| 2.2 离子注入技术 |
| 2.3 后热处理工艺 |
| 2.4 主要检测手段 |
| 2.2.1 X射线衍射(XRD) |
| 2.2.2 霍尔效应测试(Hall) |
| 2.2.3 拉曼光谱(Raman) |
| 2.2.4 光致发光谱(PL) |
| 2.2.5 X射线光电子能谱(XPS) |
| 2.2.6 其它表征手段 |
| 3 热处理对ZnO单晶中氧空位及光电磁特性的影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验细节 |
| 3.3 退火温度对ZnO单晶中氧空位的影响 |
| 3.4 退火温度对ZnO单晶室温铁磁特性的影响 |
| 3.5 退火温度对ZnO单晶光电特性的影响 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 N掺杂ZnO薄膜中缺陷调控及p型导电机制研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 N掺杂ZnO薄膜的制备及p型导电的实现 |
| 4.2.1 样品制备 |
| 4.2.2 退火温度对ZnO:N薄膜结构与光电特性的影响 |
| 4.2.3 ZnO:N薄膜的p型导电机理的讨论 |
| 4.3 表面C对N掺杂ZnO薄膜受主缺陷的影响 |
| 4.3.1 样品制备 |
| 4.3.2 表面C对ZnO:N薄膜结构特性的影响 |
| 4.3.3 表面C对ZnO:N薄膜光电学特性的影响 |
| 4.3.4 表面C对ZnO:N薄膜元素化学态的影响 |
| 4.4 间隙锌缺陷对N掺杂ZnO体系中受主缺陷的影响 |
| 4.4.1 计算参数 |
| 4.4.2 间隙锌缺陷在ZnO体系中的存在形式 |
| 4.4.3 间隙锌缺陷迁移行为对受主缺陷的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 In-N共掺ZnO薄膜中杂质N的缺陷热演化与迁移 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 In-N共掺ZnO薄膜p型导电研究的前期结果 |
| 5.3 In-N共掺ZnO薄膜中N杂质的迁移行为 |
| 5.3.1 样品制备与计算参数 |
| 5.3.2 退火温度对ZnO:In-N薄膜结构特性的影响 |
| 5.3.3 退火温度对ZnO:In-N薄膜元素化学态的影响 |
| 5.3.4 退火温度对ZnO:In-N薄膜中N杂质随深度分布的影响 |
| 5.3.5 ZnO:In-N薄膜中N杂质的热扩散行为研究 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 In-Mg共掺ZnO薄膜中间隙锌缺陷的调控及光电特性研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 样品制备 |
| 6.3 Mg浓度对ZnO:In-Mg薄膜元素化学态和结构特性的影响 |
| 6.4 Mg浓度对ZnO:In-Mg薄膜光致发光谱的影响 |
| 6.5 Mg浓度对ZnO:In-Mg薄膜电学特性的影响 |
| 6.6 Mg浓度对ZnO:In-Mg薄膜光学特性的影响 |
| 6.7 本章小结 |
| 7 总结与展望 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 本文的创新点 |
| 7.3 后续工作与展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| A.作者在攻读学位期间发表的论文目录 |
| B.作者在攻读学位期间参加的科研项目 |
| C.学位论文数据集 |
| 致谢 |
（9）金属掺杂对新型第二类超导材料烧结成相过程和性能的影响（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1 章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 超导基础理论 |
| 1.3 超导体的基本特性 |
| 1.3.1 零电阻效应 |
| 1.3.2 麦斯纳效应 |
| 1.3.3 临界电流密度和临界磁场强度 |
| 1.3.4 超导材料的发展历史及分类 |
| 1.4 MgB_2和FeSe的超导性能及应用前景 |
| 1.4.1 MgB_2超导性能 |
| 1.4.2 FeSe超导性能 |
| 1.5 MgB_2和FeSe超导体的制备方法 |
| 1.5.1 MgB_2超导体的制备方法 |
| 1.5.2 FeSe超导体的制备方法 |
| 1.6 化学掺杂对MgB_2和FeSe超导性能的影响 |
| 1.6.1 金属掺杂对MgB_2超导性能的影响 |
| 1.6.2 碳掺杂对MgB_2超导性能的影响 |
| 1.6.3 共掺杂对MgB_2超导性能的影响 |
| 1.6.4 元素掺杂对FeSe超导性能的影响 |
| 1.7 本文研究思路 |
| 第2章 Ni掺杂对MgB_2烧结成相过程及超导性能的影响 |
| 2.1 前言 |
| 2.2 样品制备及表征 |
| 2.3 Ni掺杂对MgB_2烧结成相过程及微观组织的影响 |
| 2.3.1 Ni掺杂Mg-B体系烧结成相过程 |
| 2.3.2 Ni掺杂MgB_2烧结试样的相组成 |
| 2.3.3 Ni掺杂对MgB_2烧结微观组织的影响 |
| 2.4 Ni掺杂对MgB_2超导性能的影响 |
| 2.5 MgB_2中Ni掺杂机制分析 |
| 2.6 本章结论 |
| 第3章 Ni掺杂对C包覆B粉制备MgB_2微观组织与超导性能的影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 样品制备及表征 |
| 3.3 Ni掺杂对Mg与 C包覆B粉末烧结过程的影响 |
| 3.4 高温烧结条件下制备Ni掺杂C包覆B粉 MgB_2的分析 |
| 3.4.1 高温制备Ni掺杂C包覆B粉 MgB_2试样的相组成和微观组织分析 |
| 3.4.2 高温制备Ni掺杂MgB_2试样的超导性能分析 |
| 3.5 低温Ni掺杂对C包覆B粉制备MgB_2的影响 |
| 3.5.1 低温Ni掺杂对Mg粉与C包覆B粉末烧结过程的影响 |
| 3.5.2 低温Ni掺杂MgB_2试样的相组成和微观组织 |
| 3.5.3 低温制备Ni掺杂MgB_2试样的超导性能 |
| 3.6 本章结论 |
| 第4章 Cu和石墨烯共掺杂对MgB_2微观组织和超导性能的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 样品制备及表征 |
| 4.3 石墨烯掺杂对MgB_2超导性能的影响 |
| 4.3.1 XRD分析 |
| 4.3.2 临界电流密度分析 |
| 4.3.3 微观形貌的影响 |
| 4.4 金属Cu与石墨烯共掺杂低温烧结制备MgB_2超导块体 |
| 4.4.1 金属Cu与石墨烯共掺杂对低温烧结MgB_2相组成的影响 |
| 4.4.2 金属Cu与石墨烯共掺杂对低温烧结MgB_2微观组织的影响 |
| 4.4.3 金属Cu与石墨烯共掺杂对低温烧结MgB_2超导性能的影响 |
| 4.5 本章结论 |
| 第5章 Cu掺杂对C包覆B粉制备MgB_2微观组织与超导性能的影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 样品制备及表征 |
| 5.3 Cu掺杂对Mg粉与C包覆B粉末烧结反应的影响 |
| 5.4 C包覆B粉低温制备Cu掺杂MgB_2试样的相组成和微观组织 |
| 5.5 C包覆B粉低温制备Cu掺杂MgB_2试样的超导性能 |
| 5.6 本章结论 |
| 第6章 Cu包覆Mg中心扩散法低温烧结制备高载流MgB_2超导线材 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 制备工艺改进与优化 |
| 6.3 IMD线材中MgB_2超导层形成的动力学机制 |
| 6.4 线材表征与超导性能分析 |
| 6.5 本章结论 |
| 第7章 Mg掺杂对FeSe微观组织与超导性能的影响 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 样品制备方法 |
| 7.3 超导性能与微观组织分析 |
| 7.4 本章结论 |
| 第8章 主要结论与创新点 |
| 参考文献 |
| 发表论文和科研情况说明 |
| 致谢 |
（10）硅衬底GaN基绿光LED的量子阱结构对光电性能影响的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 LED的研究概述 |
| 1.2 Si衬底GaN基 LED基本特性 |
| 1.2.1 Si衬底技术 |
| 1.2.2 氮化物材料的基本性质 |
| 1.3 制约量子效率的因素 |
| 1.3.1 与缺陷相关的非辐射复合 |
| 1.3.2 压电极化导致的效率下降 |
| 1.3.3 载流子泄漏 |
| 1.4 绿光LED量子效率的提升 |
| 1.4.1 量子阱结构的优化 |
| 1.4.2 V形坑对于效率提升的作用 |
| 1.5 本论文结构安排 |
| 第2章 Si衬底GaN基 LED外延生长、器件制备及性能表征方法 |
| 2.1 Si衬底GaN基 LED外延生长 |
| 2.2 垂直结构薄膜LED芯片制造 |
| 2.3 GaN基 LED的性能表征技术 |
| 2.3.1 高分辨X射线检测技术(HRXRD) |
| 2.3.2 二次离子质谱仪(SIMS) |
| 2.3.3 变温电致发光测试技术(VTEL) |
| 第3章 量子垒中AlGaN插入层对绿光LED光电性能的影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验设计 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 AlGaN插入层对外延薄膜性能的影响分析 |
| 3.3.2 AlGaN插入层对LED器件的EL性能分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 阱后cap层厚度对绿光LED光电性能的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验设计 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 不同cap层厚度的三个样品外延薄膜性能分析 |
| 4.3.2 不同cap层厚度的三个样品光电性能对比分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 准备阱与发光阱组合对绿光LED光电性能的影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 外延结构的设计 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 准备阱与发光阱不同组合的三个样品外延薄膜性能分析 |
| 5.3.2 准备阱与发光阱不同组合的三个样品光电性能对比分析 |
| 5.4 本章小节 |
| 第6章 总结 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间的研究成果 |
四、Mg在GaP材料中掺杂行为的SIMS分析（论文参考文献）
- [1]新型宽禁带氧化物半导体薄膜制备及其紫外光电探测器探索[D]. 张腾. 湖北大学, 2021(01)
- [2]基于二次外延的p型栅GaN基增强型高电子迁移率晶体管[D]. 钟耀宗. 中国科学技术大学, 2020(02)
- [3]氮化物半导体中缺陷及其影响研究[D]. 开翠红. 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所), 2020(01)
- [4]Mg扩散法制备常关型GaN基HEMT器件及其机理研究[D]. 万利军. 华南理工大学, 2020(02)
- [5]镁离子电池电极材料的研究与结构设计[D]. 金伟. 电子科技大学, 2020(07)
- [6]室温辐射探测器材料碲镁镉晶体的生长及性能表征[D]. 陈永仁. 长安大学, 2020(06)
- [7]有源区结构对硅衬底GaN基LED载流子输运及复合影响的研究[D]. 吕全江. 南昌大学, 2020(01)
- [8]氮掺杂ZnO薄膜的缺陷调控与光电特性研究[D]. 张红. 重庆大学, 2019(01)
- [9]金属掺杂对新型第二类超导材料烧结成相过程和性能的影响[D]. 兰峰. 天津大学, 2019(01)
- [10]硅衬底GaN基绿光LED的量子阱结构对光电性能影响的研究[D]. 王振旭. 南昌大学, 2019(02)