【摘 要】
:
以三族氮化物为代表的第三代半导体由于其在电学领域、光学领域具有优良的特性,适合制备高性能光电子及微电子器件,成为当今科研工作者关注的研究焦点;随着半导体工业与集成电路不断发展,集成电路与半导体器件尺寸逐渐变小,人们的研究焦点转变到纳米尺度。随着人们对纳米技术领域的不断研究,涌现出了一大批具有潜在应用价值的半导体器件技术。纳米技术在光电信息的处理,如显示,信息存储及传输等方面得到了应用。纳米器件的量
论文部分内容阅读
以三族氮化物为代表的第三代半导体由于其在电学领域、光学领域具有优良的特性,适合制备高性能光电子及微电子器件,成为当今科研工作者关注的研究焦点;随着半导体工业与集成电路不断发展,集成电路与半导体器件尺寸逐渐变小,人们的研究焦点转变到纳米尺度。随着人们对纳米技术领域的不断研究,涌现出了一大批具有潜在应用价值的半导体器件技术。纳米技术在光电信息的处理,如显示,信息存储及传输等方面得到了应用。纳米器件的量子效应使得纳米尺度的器件在光学、电学特性等方面有着极大的优势。本论文使用分子束外延技术(MBE)对InN自组装纳米柱的生长及晶体质量优化进行了研究,并开展了InAlN合金的生长与组份调控研究,进一步制备了InN/InAlN核壳纳米柱异质结结构,取得的成果如下:1.采用自组装技术在氮化处理的蓝宝石衬底上生长了InN纳米柱,并对InN纳米柱的生长条件进行了优化。研究发现,In源温度与衬底温度均会对InN纳米柱的形貌及晶体质量产生较大的影响;In源温度较低的情况下,In原子数量较少且能量较低,为富氮模式生长,导致纳米柱直径较小,晶体中位错密度较大,晶体质量不佳;In源温度较高的情况下,In原子数量较多、能量较高,出现纳米柱竞争生长效应,不利于纳米柱晶体质量的提高;当In源温度为660℃时,In原子的水平迁移能力最适合纳米柱的生长,此时InN纳米柱中In:N比例较符合化学计量,其位错密度最小,晶体间应力最小,纳米柱晶体质量最佳。较低的衬底温度导致原子水平迁移能力不足,晶粒合并不充分;较高的衬底温度则会影响In原子与N原子的成键,无法形成InN晶体,并且加剧原子的热脱附效应,当衬底温度为480℃时的样品具有最窄的ω扫描半峰宽与最小的螺旋位错密度,晶体质量最佳,有效减小了晶体间的应力,480℃的衬底温度最有利于InN晶体的外延生长。2.InAlN三元合金晶体生长规律与组分调控。Al源温度较低时岛状形貌为主要的表面形貌,且分布较为稀疏;在Al源温度较高的条件下,吸附到衬底表面的Al原子水平迁移能力得到提升且数量增加,所以岛与岛相互挤压成膜。金属源温度与对应金属元素组份比例呈正相关关系。作为插入层,既要求InAlN具有成膜特性,又要求InAlN的能带结构符合所设计的异质结能带结构,选择了Al组份为66.91%的样品生长条件进行后续异质结制备实验,即Al源温度1065℃、In源温度660℃的情况下,所生长的InAlN晶体具有成膜特性,且能带结构符合后续异质结能带结构要求。3.在硅衬底上探究了衬底氮化处理与In源温度对InN纳米柱自组装生长的影响。研究发现,在氮化处理的衬底上生长的InN纳米柱直径一致且分布均匀,截面形貌一致均为倒金字塔形貌;未经氮化处理的衬底上生长的InN纳米柱直径大小不一,分布不均匀,且截面形貌既有倒金字塔形貌,也有正金字塔形貌,形貌混杂,纳米柱的单一性和均匀性较差。随着In源温度的升高,纳米柱头部尺寸逐渐变大且纳米柱分布逐渐稀疏,表明可以根据实际需求,通过调整InN纳米柱的生长条件实现对InN纳米柱的大小及密度进行调控。4.制备了Si/InAlN/InN/InAlN纳米柱核壳异质结构。所制备的异质结构为纳米柱形貌,且实现了InN/InAlN核壳结构,所制备Si/InAlN/InN/InAlN异质结的整流特性明显,使得后续基于InN的高效发光器件的实现成为了可能。
其他文献
二十世纪六十年代以来,在全球产业链的合作下,集成电路工程得到了发展。微通道板是一种光电器件,具有暗电流小,高时空分辨率等优点,可以用来探测微弱的光信号。微通道板可以将探测到的微弱的光信号放大成电荷云。这种信号可以被集成电路处理,获得相应的时间信息。迄今为止,还没有出现与微通道板集成在一起的专用电路芯片,所使用的都是通用的芯片,而这样会导致功耗升高,精度变低,因此寻找合适的半导体工艺技术和合适的电路
四苯乙烯(TPE)基化合物是目前被认为性能较优异的荧光小分子化合物之一,其与高分子材料的有机结合既兼具小分子化合物优异的荧光特性和结构的可设计性,又兼具聚合物的一些优良的加工性和力学性能的可调控性,为荧光变色材料的器件化和实际应用提供了极大的便利和可行性。因此,设计合成具有不同分子结构特点的四苯乙烯基化合物并研究其与高分子材料的复合技术非常必要。论文以四苯乙烯为基础骨架,设计合成了一系列具有不同分
高性能锂离子电池的发展离不开新型的高容量负极材料,目前常用的硅基、锗基、锡基等高容量负极材料在充放电过程中普遍存在着体积膨胀严重,内应力的产生使活性材料粉化剥落,导致电极性能衰减的问题。引入其他金属(Fe、Co、Ni)与锡形成金属间化合物可有效克服纯锡阳极粉化团聚的缺点。为此,本课题以铜箔为基底,采用直流电沉积法制备Sn、Co多层薄膜,并利用合金化原理,优选退火工艺参数获得Sn-Co合金薄膜负极材
异质壳层的包覆是提高纳米粒子性能的常用方法,然而,异质包覆所引起的界面缺陷往往会对纳米粒子的光学性质造成影响。尽管在分析它们的发光光谱时,界面应力所产生的的影响常常被忽视,但在高压下,这种影响会被明显放大。为了揭示潜在的相互作用机制,并寻找高质量的压力传感材料,我们做了如下工作:1、合成了的NaErF4@NaLnF4(Ln=Y,Lu,Gd)及其Tm(3+)掺杂的衍生物作为研究对象,通过透射电子显微
废钢预热是电弧炉炼钢余热回收、能源循环再利用的重要技术,可以避免大量的烟气余热资源浪费,降低电弧炉冶炼能耗,对于推进双碳目标的实现具有重要意义。某钢铁企业引进一批大型双竖井废钢预热型直流电弧炉,实际生产时在预热后期出现竖井底部废钢大量熔化滴落的现象,严重影响电弧炉冶炼出钢重量稳定性,同时竖井内废钢的预热温度分布不均匀,上部废钢预热温度较低,导致整体预热温度达不到理想的入炉要求。因此,如何制定废钢预
通信技术的快速发展使得人类对信息传输容量的需求迅速增加。由于传统的集成电路芯片无法突破电容电感效应的壁垒,已经逐步偏离摩尔定律,无法满足快速增长的传输容量需求。而光信息传输具有带宽大和损耗低等优点,光子芯片可将分立的光元器件集成在同一衬底,具有结构紧凑、功能多和功耗低等优点。随着光集成芯片功能与复杂度的不断提高,在有限的芯片面积上,二维平面光子器件集成的瓶颈日益凸显。三维集成在有效提高集成度的同时
超级电容器具有长循环寿命、高功率密度和良好的安全性等优点,被广泛应用于机车制动、电动车电源设备等众多领域。设计并开发高性能电极材料是提升超级电容器比电容和能量密度的关键。生物质衍生碳绿色环保、来源广泛,且具有大比表面积、高导电性等优势,是理想超级电容器电极材料之一。在众多类型的生物质中,山药废弃物淀粉含量丰富,富含天然的聚合物,能通过简单工艺获得原位杂原子掺杂碳材料,是制备高性能碳基电极材料的重要
在摩尔定律发展遇到瓶颈的“后摩尔时代”,集成光电子技术作为继续提高算力的有效手段,其概念一经提出就得到了学界与业界的广泛关注。经过多年发展,目前工业领域已得到通过将光模块与CMOS电路集成在同一硅基芯片上的有效手段。然而由于硅材料带隙较宽且表面反射率高的特点,其始终未能应用于探测器部分的制作。而通过脉冲激光在结晶硅表面诱导出微纳结构的黑硅材料,由于其从可见光到红外光波段的宽光谱范围内高吸收特性,是
随着社会的不断发展,工业作为国民经济中支柱产业得以迅速扩张。而气体作为工业生产中不可避免的原料和产物,不正确的接触往往会给人体造成极大的危害。因此,需要对我们的设备配备气体传感器,对气体的流量和浓度进行检测,从而避免危险的发生。在各类的气体传感器中,基于半导体式的传感器由于其低功耗、易于集成、性价比高的特点,慢慢地替代了传统的检测设备。但是由于其工作温度高、选择性差、响应恢复时间长等问题限制了其进
有机太阳能电池因其质量轻、制备方法简单、柔韧性好以及透明度高等优点受到了广泛关注。作为有机太阳能电池的重要的研究方向,半透明有机太阳能电池(Semitransparent organic solar cells,STOSCs)的最大的优势在于可以集成于建筑中。近些年由于新型受体材料Y6的出现,STOSCs的能量转换效率(Power Conversion Efficiency,PCE)最高值为14%