中国科学技术信息研究所--国家工程技术数字图书馆

[学位论文] 赵毅浙江大学 2003年硕士导师: 阙端麟;杨德仁共86页

摘要 : 该文在综述多孔硅的制备和多孔硅基复合体系发光特性研究进展的基础上,通过光致发光谱,I-V曲线,红外光谱等先进的测试方法对多孔硅/有机复合体系进行了系统的研究,提出了一种新的p-n结结构,多孔硅/有机异质p-n结.同时研究了在不同气氛下的快速热处理(... 展开

关键词 : 多孔硅有机材料光电特性

2. 二维材料异质结的制备及其光电特性的研究

[学位论文] 徐康东南大学 2020年硕士导师: 万能共104页

摘要 : 近些年来，二维材料由于其原子级别的厚度、表面无悬挂键等特性逐渐成为研究人员的热点，此外，二维材料之间依靠范德瓦尔斯力结合，所以能够将不同种类的材料组合成异质结结构，更加拓宽了其研究方向。不同于其对应的体材料，石墨烯等二维材料展现出... 展开近些年来，二维材料由于其原子级别的厚度、表面无悬挂键等特性逐渐成为研究人员的热点，此外，二维材料之间依靠范德瓦尔斯力结合，所以能够将不同种类的材料组合成异质结结构，更加拓宽了其研究方向。不同于其对应的体材料，石墨烯等二维材料展现出了一系列优异的光电性质，因此广泛应用于高性能场效应管、光电传感器等电子器件，但目前此类器件仍具有些许不足，例如栅氧化层的存在阻碍了载流子的扩散运动，导致了较低的迁移率；使用标准光刻工艺制备电极时，引入的腐蚀液对材料的破坏等。针对上述问题，本文设计出了一种基于二维材料的全范德瓦尔斯异质结光电探测器结构，此结构能够有效降低材料以及界面的损害，从而实现更高光电探测性能。主要的成果如下： 1、通过改进后的机械剥离法制备了高质量的二维材料，如石墨烯、六方氮化硼、云母和二硫化钼等，并使用 AFM、Raman、SEM 等仪器设备对所制备的材料进行了形貌、结构和物象等表征，结果表明已成功制备出大面积、高质量的少层二维材料。 2、使用二硫化钼、云母和石墨烯构建了全异质结结构光电探测器，并使用不同手段对其进行了表征，此外重点研究了异质结器件的光电特性。结果表明，该探测器的载流子迁移率能够达到63.4 cm2/Vs ，开关电流比高达107。在532 nm、功率密度为400 μw/cm2的光照条件下，其响应度和探测度分别为331.7 A/W和4.4 × 1010 Jones，达到了目前良好水平。 3、使用二硫化锡、六方氮化硼和石墨烯构建了全异质结结构的光电探测器，表征了结构和形貌，此外对器件的光电性能进行了测量。结果表明，该器件具有较高的载流子迁移率，能够达到112 cm2/Vs。在405 nm、450 nm和532 nm三个不同波长低光功率密度(~50nw/cm2)的光照条件下，器件的响应度和归一化探测度分别超过了106 A/W和1013 Jones，明显优于已报道的同类型SnS2光电探测器。 4、使用黑磷、氮化硼和石墨烯等构建了异质结结构的光电探测器，并初步测量了其电学性能。此外，实验发现黑磷在空气中被严重刻蚀的情况，并因此研究了此反应的过程以及被破坏黑磷对光电器件的影响。收起

关键词 : 二维材料光电特性异质结

3. 掺稀土GaN薄膜的结构与光电特性的研究

[学位论文] 宋淑芳中国科学院半导体研究所 2004年博士导师: 陈维德共97页

摘要 : 掺稀土GaN材料在光通讯和全色显示技术中具有广阔的应用前景,因而受到热切的关注.我们选用MOCVD和MBE制备GaN样品,采用离子注入方法掺入稀土元素Er和Pr,系统地研究了注Er、Pr的GaN薄膜的结构、光学和电学特性,主要结果如下:1.Er注入剂量和能量对晶格损... 展开

关键词 : GaN 稀土结构特性光电特性

4. 缺陷结构对Cs3Bi2X9(X:Cl,Br,I)光电性能的影响

[学位论文] 陈亚婷重庆理工大学 2021年硕士导师: 韦建卫;魏大鹏共67页

摘要 : 太阳能作为现代能源发展的重要组成部分，在近几十年发展突飞猛进，作为新型太阳能电池吸光材料的代表之一，钙钛矿更是在十几年间追赶上传统太阳能材料的发展脚步，对于传统的铅基钙钛矿材料而言，绿色环保是其商业应用的主要制约因素，因此结构稳定... 展开太阳能作为现代能源发展的重要组成部分，在近几十年发展突飞猛进，作为新型太阳能电池吸光材料的代表之一，钙钛矿更是在十几年间追赶上传统太阳能材料的发展脚步，对于传统的铅基钙钛矿材料而言，绿色环保是其商业应用的主要制约因素，因此结构稳定的无铅无机钙钛矿材料被研究者所关注。实验证明Cs3Bi2X9(X:Cl, Br, I)是结构稳定、性能优良的新型无铅钙钛矿材料，但是对于其光电性能的基本理论机制和性能调控的研究还有不足，本文对这三种材料的体缺陷及界面缺陷因素对光电特性的调控问题进行了计算。基于第一性原理的理论计算，研究分析不同缺陷结构对材料光电性能的影响情况，为未来该材料的实践应用提供理论参考。 (1)通过对Cs3Bi2X9(X:Cl, Br, I)晶体不同体缺陷的计算，我们发现晶体中同一元素缺陷的增加使得结构失稳，光电特性发生较大的改变，从Cl到Br再到I，这种影响会增强，而Bi原子缺陷与X原子的缺陷结果是不同的且会相互影响。对于三种材料，其光电特性主要受到Bi、X的价电子轨道影响，Cs原子的价电子轨道主要作用在能带深处，Cs、Bi的体缺陷结果会使得价带顶向费米能级移动，X的体缺陷则会使得导带底产生次能带，其中Bi的体缺陷会抑制导带生成次能带，I的体缺陷则会明显抑制价带能量向费米能级移动，这种抑制作用以I最强，Cl最弱。其次我们发现，导带所产生的次能带会使得光谱吸收峰发生红移，并增强材料对长波段光的吸收能力，价带能量的移动则会抑制红移的发生，价带能量的移动会影响材料对长波段光的吸收，其中Bi缺陷时，这种抑制尤为明显。 (2)在晶体的(001)晶向上选取稳定的极化表面，对三种材料的不同界面缺陷结构进行计算，发现由于Cs3Bi2X9(X:Cl, Br, I)材料各自的一维、二维、零维空间结构会在界面结构中表现出较大的影响，其中一维材料Cs3Bi2Cl9界面出现Cs、Cl缺陷时，价带中能带连续性被削弱，Bi缺陷则会加强其连续性；二维材料Cs3Bi2Br9中极易出现次能带，因此光谱中吸收峰红移程度较大，由于其厚度小，对光的吸收强度会下降；零维材料Cs3Bi2I9的电性平衡容易被破坏，当仅Cs、Bi在界面缺陷时，结构会被破坏，而I也在界面缺陷时，可以防止这种情况发生，这也和Cs3Bi2I9中独特的双八面体结构有关。计算还发现，Bi的界面缺陷与X的界面缺陷对吸光性能的影响有所加强。所以，缺陷结构的影响是实验制备和性能检测中不可忽略的因素。收起

关键词 : 钙钛矿第一性原理光电特性

5. TiO<,2>纳米晶结构形态、光电特性及其光催化性能研究

[学位论文] 侯乙东福州大学 2004年硕士导师: 刘平;李旦振共57页

摘要 : 本文采用溶胶-凝胶法制备了TiO<,2>纳米晶光催化剂,运用热重-差热、X射线粉末衍射、比表面积、紫外-可见漫反射吸收光谱、表面光电压谱、光致发光谱以及瞬态光电导谱等测试手段对其结构、组成和光电特性进行表征;以对苯二甲酸作为探针分子,利用化学荧光技... 展开本文采用溶胶-凝胶法制备了TiO<,2>纳米晶光催化剂,运用热重-差热、X射线粉末衍射、比表面积、紫外-可见漫反射吸收光谱、表面光电压谱、光致发光谱以及瞬态光电导谱等测试手段对其结构、组成和光电特性进行表征;以对苯二甲酸作为探针分子,利用化学荧光技术来检测液相光催化中TiO<,2>表面产生的羟基自由基;以罗丹明B(RhB)和乙烯(C<,2>H<,4>)为模拟反应分子,分别考察了TiO<,2>的液-固和气-固光催化性能.实验结果表明:(1)光催化剂的晶相结构和光电特性与热处理温度紧密相关.随着热处理温度的升高,TiO<,2>的晶型由锐钛矿相向金红石相转变,其晶粒逐渐增大,比表面积减小.经400℃热处理后,所得样品T4为锐钛矿(64%)和金红石(36%)的混合物.与其它经不同温度热处理后所得样品相比,T4的光吸收性能最好、光伏响应最强、光致发光谱和光电导的寿命最长,这意味着其光生载流子的分离效率最高.(2)TiO<,2>/水界面上羟基自由基的形成与光照时间成正比并遵守零级动力学.不同温度热处理的TiO<,2>表面羟基自由基生成速率快慢的顺序为:400℃>500℃>600℃>300℃>200℃.(3)同一光催化剂在液相和气相中的光催化机理不同.在液-固光催化体系中,催化剂的光催化性能主要由其表面光生载流子的分离效率和羟基自由基生成速率决定的.表面光生载流子的分离效率越高,羟基自由基生成速率越快,光催化降解罗丹明B的效率越高,因此,400℃热处理的样品(T4)在降解RhB中表现出最高的光催化性能.在气-固光催化体系中,有机物和氧气的预先吸附是高效率氧化作用的一重要条件.200℃热处理的T2样品拥有大比表面积且含有较多的表面羟基,有利于C<,2>H<,4>和O<,2>在催化剂表面吸附,这些吸附物种可以迅速捕获迁移到界面的光生载流子,并生成活性物种,继而将C<,2>H<,4>矿化生成CO<,2>和H<,2>O.随着热处理温度的升高,TiO<,2>纳米晶的表面积减小,表面羟基发生热脱附,不利于反应物的吸附,导致了催化活性的降低. 收起

关键词 : TiO< 2> 光电特性光催化

6. 掺杂ZmO材料的磁性和光电特性研究

[学位论文] 吕英波山东大学 2013年博士导师: 戴瑛共120页

摘要 : 氧化锌(ZnO)是一种Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体，其禁带宽度为3.4 eV，激子束缚能为60meV。它的制备技术简单，组成元素分布广泛，价格低廉，无毒无害。近些年来人们实现了ZnO薄膜和体材料的光致泵浦激光，更为难得的是在多晶ZnO材料中产生了随机激光。它还易... 展开氧化锌(ZnO)是一种Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体，其禁带宽度为3.4 eV，激子束缚能为60meV。它的制备技术简单，组成元素分布广泛，价格低廉，无毒无害。近些年来人们实现了ZnO薄膜和体材料的光致泵浦激光，更为难得的是在多晶ZnO材料中产生了随机激光。它还易于受酸、碱腐蚀，可以用来制作小尺寸的微电子器件，这些优点都使ZnO在光电集成电路中有巨大的应用潜力。另外在高能粒子辐照下ZnO的物理性能的稳定性较好，适合在外太空中使用。在新型自旋电子器件应用中，相对于传统的过渡族金属氧化物，包含ZnO的稀磁半导体更容易制成异质结构，可产生很多超乎想象的新奇性质。因此，与ZnO有关的研究是近些年来半导体材料的研究热点之一。虽然人们已经对ZnO进行了大量的研究，但是目前还有三个主要的科学问题仍需研究:(1) ZnO的禁带宽度过大，这有利于它作为透明材料使用，但影响它在可见光范围内的光吸收和光辐射，不利于它们作为光能转换装置和光催化材料使用;(2) ZnO中的磁性起源问题尚无明确的结论，而且掺杂ZnO的磁性仍然太弱，不足以在实际产品中使用;(3)尽管人们尝试了各种制备方法和掺杂杂质，仍然没有获得稳定可靠的p型导电ZnO材料，这就导致我们无法做成ZnO同质p-n节。为了加深人们对ZnO的物理性质及其微观机理的认识，我们开展了一系列对掺杂ZnO的磁性和光电特性的研究。本篇博士论文由六章组成。第一章主要介绍了ZnO材料的基本性质，并对人们在研究ZnO的过程中采用的方法和目前所取得的进展以及尚存的问题做了简明扼要的叙述。第二章简要介绍了本论文的主要研究方法-密度泛函理论，对研究过程中使用的交换关联势以及所使用的计算软件包也做了相应的评述。第三章主要展示了Ⅴ族元素掺杂ZnO的磁性的相关研究，并对其磁性机理进行了阐述。第四章研究了P元素对ZnO导电性能的影响，并就体积应变对ZnO∶P电子结构的影响做了详细的探讨和阐述。第五章讲了Ⅳ族元素Ge掺杂ZnO的光电性能的变化，并将理论计算和实验观测做了详细的对比。第六章对本论文的研究工作做了简单的总结，并简要介绍了未来一段时间内作者拟对ZnO材料开展的研究计划。半导体中的d0磁性是近年来发现的新现象，目前人们仅考虑了2p元素如N、C等在半导体中激发的对d0磁性，但对P、As、Sb等核外轨道数较多且含满d轨道元素所致的磁性耦合尚不了解。在稀磁半导体中，空穴对铁磁耦合的媒介作用强于电子的作用，而Ⅴ族元素(X)掺杂进ZnO后能形成替位氧(XO)、替位锌加两个锌空位络合物（XZn-2VZn）等受主缺陷，所以它们有可能会激发磁性。因此我们选择Ⅴ族元素为研究目标，试图揭示np系列元素对ZnO磁性的影响。基于以上研究思路，我们利用第一性原理，对Ⅴ族元素掺杂的ZnO材料开展了系统的研究。在Ⅴ组元素掺杂ZnO的体系中，我们通过计算各缺陷的形成能发现，N元素倾向于形成替位O掺杂，而P、As和Sb元素在富氧的情况下更易于形成XZn-2VZn络合物。所有的XO缺陷和XZn-2VZn络合物的基态都是自旋极化的，这说明3p/4p/5p元素和2p元素一样，都能在ZnO晶体中激发磁性。XO缺陷的自旋态密度图(SDOS)在费米能级处是完全自旋极化的，其磁矩主要分布在X原子以及其近邻和次近邻的Zn和O原子上。它的自旋极化主要是由X原子的p轨道和Zn-3d/O-2p轨道之间的p-d、p-p耦合作用产生的。XO缺陷的磁矩通过空穴作为媒介产生铁磁耦合作用，这种铁磁作用可以使用维象能带耦合理论来解释。除SbO外，XO的铁磁耦合的稳定性随着原子序数的增大而减弱，这与X元素的np轨道和Zn-3d/O-2p轨道的能量差值有关。含XZn-2VZn络合物的ZnO材料同样表现出自旋金属性，其自旋磁矩主要来自于VZn的最近邻O原子。XZn-2VZn络合物中电子的自旋取向呈铁磁排列，这主要起源于VZn缺陷的铁磁交换作用。因为VZn的轨道波函数的发散性较强，所以两个VZn相互靠近时会导致波函数交叠区域变大，铁磁耦合作用减弱。从优化后的超晶胞的结构看出来，两个VZn之间的距离按N＜Sb＜As＜P的顺序减小，所以VZn轨道波函数的重叠程度和铁磁耦合的稳定性也按相同的顺序分别增强和减弱。我们的结果表明Ⅴ组元素(N、P、As、Sb)掺杂的ZnO材料有磁性，这说明np元素都有可能在半导体材料中引起磁性，这将对稀磁半导体的研究起到积极的推动作用。为了解决ZnO的p型导电问题，我们将目光转向Ⅴ族元素和Ⅳ族元素。Ⅴ族元素P和Ⅳ族元素Ge等在元素周期表中的位置都处于Zn所处的ⅡB族和O所处的ⅥB族元素之间，它们都有成为双性杂质的潜质。在不同的制备条件下，这两种元素将形成不同的缺陷类型，这对ZnO的光电性质的影响将不容小觑。因此本文详细研究了这两种元素在ZnO中的表现。同时我们还注意到，ZnO与衬底的晶格失配以及生长工艺的缺陷会在ZnO薄膜中引入较大的残余应力，而应力对半导体材料的几何结构、电子结构、光学性质、掺杂效率、能带结构、磁性等产生较为明显的影响。因此掺杂ZnO晶体受到外加应力时光电性质的变化，也是本论文关注的重点之一。我们分别考虑Zn3P2和P2O5作为P杂质的掺杂源，并考虑富锌和富氧两种不同生长氛围，计算了P元素在ZnO中的各种类型缺陷的形成能，并根据缺陷呈不同价态时的系统总能，计算了它们的热力学跃迁能级。我们发现若生长氛围为富氧环境且杂质源为Zn3P2， P元素在ZnO中形成的PZn-2VZn络合物具有最小的形成能，该络合物的跃迁能级很浅，位于价带顶以上0.06 eV，同时它的束缚能很高，为3.30 eV，所以它是ZnO∶P中的主要受主缺陷。VZn缺陷在上述条件下也拥有较低的形成能。在对ZnO∶P材料施加应力或者使其产生体积应变之后，各种缺陷的形成能和能带结构发生了截然不同的变化。PO和PZn、VZn的形成能都随应力的增大而减小，前者的变化是由P的原子半径大于O原子的半径而引起的，后者的变化源于它在晶格中引入的剩余电子产生的强烈排斥作用。也就是说，当ZnO体积膨胀时PO（致p型导电）和PZn、VO（致n型导电）的浓度都会增加。我们首次报道了在ZnO的体积膨胀和压缩时，VZn的形成能都减小的现象，这是由于VZn近邻的O原子之间的库仑作用减弱造成的。PZn-2VZn缺陷的形成能随体积变化的趋势与VZn的基本一致，当晶格应变为0.1时，PZn-2VZn络合物拥有最低的形成能。当ZnO所受的外界压力过大时，它将相变为岩盐矿结构，我们计算的相变压强为11.5 GPa。在岩盐矿ZnO中，VZn和PZn-2VZn形成能都显著降低。上述两种方案有利于提升ZnO材料的p型导电性。在ZnO的能带结构中，导带底和价带顶分别是Zn-4s/O-2s轨道和Zn-3d/O-2p轨道的反键态，它们都随晶胞体积（键长）的增大而降低，但是导带底的位置对体积应变更敏感，所以ZnO的禁带宽度会随着晶体体积的增大而减小。PO在禁带中引入的杂质能级随应变的增强而变窄，而PZn的杂质态的表现则恰好相反。 Ge元素在ZnO中会形成GeZn施主掺杂，产生n型导电性，导带中的自由载流子是由Ge-4s/Zn-4s轨道提供的。在重掺杂的情况下，Ge易于形成纳米团簇，这将增强390nm的近带边自由激子复合辐射，但也会使自由载流子浓度和迁移率减少，破坏其导电性。根据上述讨论，在ZnO中存在一个最佳Ge浓度，在这个浓度下材料的导电性最好。由n型导电产生的慕斯-波斯坦效应为实验中观察到的吸收带边和PL谱峰的蓝移现象提供了合理的解释。实验中观测到的波长为590nm的新PL谱峰起源于导带底和VO缺陷态之间的电子跃迁。我们的结果表明，Ⅴ族(np)元素都有可能在ZnO材料中引起磁性;拉伸应变或高压相均可增大ZnO晶格中的VZn和PZn-2VZn的浓度，从而增强其p型导电性;ZnO∶Ge将产生n型导电性并导致一系列新奇的光学特性。密度泛函理论计算结果能够为Ⅴ族元素和Ge元素掺杂ZnO的物理性质提供准确、详细的理论分析，这些结果与实验结果的契合度非常好，这将为ZnO在磁电子学和光电子器件中的应用提供有益的的信息支持。收起

关键词 : 氧化锌第一性原理磁性光电特性

7. SnO<,2>：F薄膜的光电特性

[学位论文] 陈红吉林大学 2004年硕士导师: 高锦岳;周大凡共72页

摘要 : 透明导电薄膜，象SnO2∶F薄膜有着很多的优点，由于它们的独特属性，比如高电导率，可见光区高透过，红外光区的高反射，非常好的化学稳定性，热稳定性等，以上所提到的属性，使它可以应用到很多的领域，例如制备太阳能电池的透明电极，显示设备，高灵... 展开

关键词 : 导电薄膜光电特性玻璃基板

8. PtS2光电性质的应力调控研究

[学位论文] 崔亚娜湖南师范大学 2021年硕士导师: 王伟科共63页

摘要 : 二维材料因其优异的物理特性而有望代替传统半导体成为未来纳米电子器件的发开和制备的热门候选者。虽然科研工作者们已经研究了许多基于二维（2D）材料的光电探测器，但是仍然缺乏针对光电流产生机理的分析。本文展示了一种通过使用铁电衬底PMN-PT作... 展开

关键词 : 二维材料硫化铂应力调控光电特性

9. PLD制备的ZnO/SiC/Si薄膜的光电特性及Mn掺杂ZnO薄膜的结构和磁性研究

[学位论文] 赵朝阳中国科学技术大学 2008年硕士导师: 徐彭寿共56页

摘要 : ZnO半导体材料因其在光电子和自旋电子器件等方面的巨大应用潜力，已经引起了人们的广泛关注。本论文利用PLD(PulsedLaserDeposition)技术在覆盖有SiC缓冲层的Si衬底上制备出ZnO薄膜，利用一些常规测试方法和同步辐射实验技术研究了SiC缓冲层对制备的... 展开

关键词 : 制备 SiC ZnO薄膜光电特性掺杂结构

10. 不同柔性衬底上沉积的ZnO:Al透明导电膜的制备和光电特性的研究

[学位论文] 陈源山东大学 1999年硕士导师: 张德恒共53页

摘要 : 用射频磁控溅射法在透明聚酯胶片(PPA)、聚异氰酸酯(PI)、电工聚酯薄膜(POLYSTER)衬底上制备出了附着性好、电阻率低、高透射率的ZnO:Al(AZO)透明导电膜,并研究了薄膜的结构、电学和光学特性.

关键词 : 柔性衬底导电膜光电特性