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关键词： 紫外探测器   脉冲激光沉积技术   GaN/Ga2O3异质结   pn结   光电响应  

摘要： 紫外探测器因在火焰探测、臭氧层空洞监测、紫外通信、国防预警与跟踪等方面具有广泛应用,近年来受到科研人员的高度关注。目前,市面上的紫外探测器以真空紫外倍增管和Si基紫外探测器为主,真空紫外倍增管存在体积大、易碎、功耗高等缺点,而Si基紫外探测器则需要加一个昂贵的滤光片才能实现对紫外光的探测。禁带宽度大于3.0 eV的宽禁带半导体材料只对紫外光敏感,不需要外加滤光片就可以实现对紫外光的直接探测。GaN的禁带宽度为3.4 eV,是一种理想的紫外探测器原材料。目前,多数GaN基紫外探测器都是基于光电导型的金属-半导体-金属（MSM）结构,基于该结构的紫外探测器往往具有持续光电导现象,响应时间较慢,同时该结构器件需要外加电压才能工作,这增加了器件的功耗,限制了器件的应用。相反,基于pn结或异质结结构的自供电紫外探测器在无外加偏压的情况下也能正常工作,展现出巨大的优势。本文通过构建pn结形成内建电场,将光生载流子在界面处迅速分离并输运至相应电极,在无需外加电源的情况下实现对紫外光信号的探测。本文采用带隙为3.4 eV的Ga N作为p型材料,带隙为4.9 eV的Ga2O3作为n型材料（同时也作为窗口层材料）,利用脉冲激光沉积技术（PLD）在GaN厚膜上生长Ga2O3薄膜,制备获得了GaN/Ga2O3pn结自供电紫外探测器,并通过Sn掺杂Ga2O3薄膜获取更大的内建电场,提高探测器的性能。主要内容及成果如下:1、GaN/Ga2O3pn结自供电紫外探测器。采用PLD法在p-Ga N厚膜衬底上,真空(2.0×10-5Pa)、衬底温度为750℃条件下,沉积一层纯Ga2O3薄膜,构成了pn结型GaN/Ga2O3异质结,Ga2O3薄膜结晶性良好,沿（-201）面择优生长,厚度大约为375nm。光电性能测试表明,该器件在黑暗条件下具有良好的整流特性,254nm和365nm紫外光照下,IV曲线不经过零点,展现出光伏特性,具有自供电特点;在光照强度为1.7m W/cm2的365nm光照、0V偏压下,该器件具有较高的光暗电流比（152）、较快的响应时间（0.08s）、超高的响应度（54.43mA/W）及高的探测率(1.23×1011cm·Hz1/2·W-1),展现出较好的自供电紫外探测器特性。2、GaN/Sn:Ga2O3pn结自供电紫外探测器。Sn掺杂Ga2O3薄膜能提高费米能级使其靠近导带位置,与p型GaN构成更大的内建电场,增加光生载流子的分离。采用PLD法在p-GaN厚膜衬底上不同氧压、不同衬底温度下生长Sn掺杂的Ga2O3薄膜（掺杂浓度2%）,构成了GaN/Sn:Ga2O3pn结。随着生长温度的提升和氧压的下降,Sn:Ga2O3薄膜的结晶性、表面平整度和零偏压下光电流均提升。在真空(8.0×10-4Pa)、750℃下制备的样品展现出最高的紫外光电性能,基于GaN/Sn:Ga2O3pn结的探测器只对波长小于385nm的光具有明显的光电响应,展现出紫外光探测特性。在254nm光照、0V偏压下,随着光照强度从50μW/cm2增加1800μW/cm2时,光电流呈现线性增加,而光响应度呈下降趋势,响应度最大高达3.05A/W,且达到最高探测率(1.69×1013Jones)。该异质结在光照强度为500μW/cm2的254nm光照下,暗电流的量级在10-11A左右,光电流量级在10-6A左右,光暗比为10～5,同时展现出较快的响应时间（上升时间为23.6ms、下降时间为31.5ms）。

关键词： pn结   磁阻效应   影响因素   pin结   非单调变化规律  

摘要： 目前对于pn结磁阻效应的研究过多地注重实验观测,对该效应的发生机理缺乏系统的解释,同时关于pn结磁阻效应的影响因素也缺乏全面的分析和总结。本论文认为外加磁场下pn结中的载流子因为受到洛伦兹力的偏转而发生了再分布,载流子的再分布又导致pn结空间电荷区的几何形状发生变化,进一步造成了pn结的电流-电压特性发生变化,出现磁阻效应。以此为出发点,本文建立了外加磁场下pn结中性区载流子浓度和空间电荷区几何形状的计算模型,分析了磁场的散射作用对载流子迁移率的贡献,详述了pn结磁阻效应的发生机理。此外,本文还探究了掺杂浓度、宽长比和温度等因素对pn结磁阻效应的影响。本论文得出了pin结的电流-电压特性随着i区宽度的变化表现出非单调的变化规律,并且建立了pin结电流-电压特性的计算模型,进而给出了该非单调变化规律的理论解释,指出该现象是因为复合和扩散导致i区边界处过剩载流子浓度的非均匀分布所造成,同时详细阐述了pin结的掺杂浓度比和载流子寿命对非单调特性的影响。总之,论文进一步完善了pn结磁阻效应的理论模型,更加详细地说明了外加磁场下pn结电输运特性的变化;同时,分析了掺杂浓度、宽长比和温度对pn结磁阻效应的影响。另外,pin结的电流随i区宽度的非单调变化规律的发现也更加丰富了pin结i区宽度和电流-电压特性关系的研究。

关键词： 类石墨烯纳米片   InSe吸附材料   半金属性   磁电性能   磁矩   电子结构  

摘要： 通过基于密度泛函理论的第一性原理研究,设计并搭建了类石墨烯纳米片InSe吸附材料的物理模型。优化了不同过渡金属元素、卤族元素和超卤分子吸附的InSe纳米片的几何结构,并计算了它们的吸附能和具有稳定吸附相纳米片的自旋极化能带结构和态密度、半金属性、磁矩等磁电性能,并基于晶体场理论分析了这些性能的微观机制,以期对二维自旋电子器件的理论设计和实验研究提供有价值的理论参考,并丰富类石墨烯纳米片的理论研究。本文的主要研究内容如下:（1）发现了多种半金属性纳米片TM-InSe。系统研究了它们的结构,电学和磁学性质。InSe纳米片是典型的半导体,但是,TM-InSe纳米片能导电,是典型的半金属性纳米片。TM为Mn、Fe和Co时,TM-InSe纳米片的总磁矩分别约为5.180、3.930和1.280μB。它们的电导率,半金属性和磁矩主要来自于吸附的TM离子,部分来自于In和Se离子。Mn-InSe和Fe-InSe纳米片的TM-3d4s和Se-4pz电子均以高自旋序列进入分子轨道,而Co-InSe纳米片的电子则以低自旋序列进入分子轨道。Mn-InSe、Fe-InSe和Co-InSe纳米片的电子结构分别为σ1↑σ1↓d5↑d1↓σ*1↑、σ1↑σ1↓d5↑d2↓σ*1↑和σ1↑σ1↓d5↑d4↓。（2）发现了卤族原子吸附诱导的多种半金属纳米片InSe-X（X为F、Cl、Br和I）,系统地研究了它们的几何结构、电学和磁学性质。结果发现,X离子（X为F、Cl、Br和I）吸附的InSe-X纳米片能导电,是典型的2D半金属材料,它们的磁矩等于或接近1.000μB。InSe-F纳米片中具有sp2杂化轨道,其导电性、半金属性和磁矩主要源于In和Se离子。InSe-X（X为Cl、Br和I）纳米片中具有sp3杂化轨道,它们的电导率、半金属性和磁矩主要源于X离子,部分源于In和Se离子。（3）优化了吸附浓度分别为5.6%、6.3%、9.2%、11.0%、12.5%、16.7%和25.0%时吸附超卤分子MnCl3的InSe体系的几何结构,并计算了它们的磁电性质,包括自旋极化的能带结构和态密度、bader电荷、差分电荷和吸附能等。结果表明,无电场且吸附浓度为25.0%时体系出现半金属性质;施加电场后,吸附浓度12.5%的吸附体系具有明显的磁矩。随正向电场的增加,当电场强度大于0.6 V/?,该体系表现出了半金属性质,费米面处的自旋极化率达到100%。

关键词： 第一性原理   相变   力学性质   磁矩   态密度  

摘要： 过渡金属氮化物具有良好的化学稳定性和耐腐蚀性等特点,容易形成半导体材料,是材料科学、物理学等研究领域的热点之一,尤其是氮化铁材料具有较高的磁记录密度,因此备受人们的亲睐。我们采用第一性原理计算方法研究了FeN五种不同结构的相稳定性、相转变、磁性能和电子结构,发现其中ZnS-FeN结构在平衡晶格处是最稳定的相。ZnS-FeN分别在压强为19.70、20.63、53.55和123.77 GPa时过渡到NiAs-FeN,Wurtzite-FeN,NaCl-FeN和CsCl-FeN相。ZnS-FeN,CsCl-FeN和Wurtzite-FeN相的Fe原子磁矩为零,而NaCl-FeN和Ni As-FeN相Fe原子有非零磁矩,分别为(MFe=2.27μB和MFe=1.61μB)。通过讨论磁体变化发现五种结构的磁矩均随体积的增加而增加。此外,我们也讨论了四种不同组分Fe-N系化合物的力学、磁学性质和电子结构。通过计算弹性常数发现,ZnS-FeN和γ'-Fe4N相的体弹性模量呈明显的各向异性,ζ-Fe2N结构在一定方向上表现为各向异性,ε-Fe3N具有较强的各向同性特征。ZnS-FeN,ζ-Fe2N,ε-Fe3N和γ'-Fe4N相的体弹模量（B）与剪切模量（G）的比值分别为3.52、2.70、2.31和3.58,均大于1.75,即ZnS-FeN,ζ-Fe2N,ε-Fe3N和γ'-Fe4N均为韧性材料。磁性分析发现在平衡体积处ZnS-FeN是非磁相;ζ-Fe2N,ε-Fe3N和γ'-Fe4N结构是铁磁相,Fe原子的平均磁矩分别为1.47、2.04和2.49μB,从磁矩变化可以看出随着N原子组分的减少,体系的磁矩逐渐增大。从态密度的分析发现p-d轨道杂化的强弱是影响磁矩大小的主要原因。

关键词： 价电子   解题技巧   高中化学   白色沉淀   化合物  

摘要： 在高中化学的学习过程中,元素化合物具有非常重要的作用,要想提高解题水平,除要对其基本性质和推断条件有明确认知外,也要对解题技巧的应用予以了解。一、基本性质1.主族价电子:ⅠA族价电子分布为ns1、ⅡA族价电子分布为ns2、ⅢA族价电子分布为ns2np1、ⅣA族价电子分布为ns2np2、ⅤA族价电子分布为ns2np3、ⅥA族价电子分布为ns2np4、ⅦA族价电子分布为

关键词： 电离过程   离子源   电离能   待测物   科学院  

摘要： 中国科学院生态环境研究中心大气环境科学实验室气溶胶化学研究组杨波等人在新型离子源技术和原理上取得重要进展,其研究结果近期发表在分析类TOP期刊Analytical Chemistry上(***/10.1021/***.7b04122)。挥发性有机物(VOCs)是继SO2、NOx、气溶胶和臭氧污染后凸显的又一大气污染问题。目前,VOCs的在线分析仪器主要为质谱,离子源作为质谱的核心组件,其稳定性和离子化效率是检测灵敏

关键词： 双钙钛矿   第一性原理   带隙   能量最低原理   态密度  

摘要： 基于第一性原理,利用Materials Studio计算软件中CASTEP软件包构建出双钙钛矿材料BaFe_(0.5)Nb_(0.5)O_3的4种位形,研究B位有序无序对其结构和物理性能的影响.通过GGA+PBE关联函数对4种位形结构分别进行几何优化和能量优化,根据能量最低原理,获得最终优化后的几何结构与各项物理性能.计算结果表明:反铁磁的能量最低且为半导体,为最优的几何结构,并且通过紫外可见吸收实验证明了带隙的存在;铁磁结构与反铁磁结构自旋存在夹角,属于半金属;在费米能级附近,d电子与p电子的相互作用明显,对态密度的贡献最大;在低频率范围内,反铁磁结构Ba-AFM出现吸收峰最早,但吸收峰强度最低.

关键词： 真空铝预沉积   闭管铝扩散   PN结   硅片厚度   快速晶闸管  

摘要： 在高压晶闸管器件的硅片参数设计时,制造过程中不同扩散工艺形成PN结的平坦性是重点考虑的因素之一。为了获得更优良的高压快速晶闸管器件动静态特性,文章从制造工艺入手,首先探讨了真空铝预沉积和闭管铝扩散工艺形成PN结的平坦性差异,然后通过理论计算与Silvaco仿真验证,得出了同一硅片厚度下器件转折电压随结深的变化关系,并基于PN结平坦性的考虑设计了两种工艺条件下的最小化硅片厚度。试验结果表明,采用真空铝预沉积工艺及与之对应的最佳硅片参数所研制的器件性能优化明显。

关键词： Cu^26+离子   电离能   FCPC方法   量子数亏损   半经验方法  

摘要： 应用全实加关联(FCPC)方法,计算了类锂Cu^(26+)离子1s^2nl(l=d,f;n≤9)2个里德堡系列电离能,得到的计算结果与现有的实验数据高度符合;结合量子数亏损理论,确定了类锂Cu^(26+)离子1s^2nl(l=d,f;n≤9)态的量子数亏损;分析了量子数亏损随着主量子数n和轨道角动量l的变化规律;在此基础上,根据半经验方法实现了对高激发态的能量的理论预言。

关键词： 磨角染色法   磨角器   结深测试   PN结  

摘要： 通过传统的磨角染色法,利用不同染色液工作机理的不同,使PN结两侧的不同掺杂区域发生差异化上色,并运用光学干涉法产生干涉条纹,从而对半导体制造生产实践中至关重要的结深信息进行读取,至今仍具有重要的现实意义。通过对相关工作原理、光学原理、化学原理等的描述,详细介绍了磨角染色法的完整实施流程。对磨角染色法的特点进行了归纳,并通过具体实例的列举与分析,提出了传统磨角染色法在结深测试之外的其他方面的新应用,包括磨角染色法在管芯解剖分析、PCM测试管功能异常分析及离子注入工序生产故障的取证等方面发挥的全新的重要作用。