通过对不同合成条件与制备参数的量子点及其薄膜进行一系列特性表征, 实现铯铅溴量子点(CsPbBr3)合成条件和薄膜制备参数的优化。利用热注入的方法, 研究了反应温度与反应时间对CsPbBr3量子点特性的影响。设计并获得了不同合成条件下的CsPbBr3量子点样品, 并对所有样品进行了特性表征。随后将所有CsPbBr3量子点样品制备成薄膜, 探究其薄膜的光致发光特性。反应温度为180 ℃、反应时间为5 s时所合成的量子点尺寸最小, 为9 nm;旋涂速度为3 000 r/min、退火温度为80 ℃、退火时间为10 min时, 所制备的薄膜光致发光强度最大。得到了相对最优的CsPbBr3量子点合成条件与CsPbBr3量子点薄膜制备条件。

采用低压金属有机物化学气相沉积(LP-MOCVD)技术在GaAs(001)衬底上制备GaSb量子点, 研究了反应室压强对改善GaSb/GaAs量子点形貌各向异性的影响。通过Sb表面处理方法, 在GaAs衬底上形成低表面能的Sb-Sb浮层, 实现以界面失配(IMF)生长模式对GaSb量子点诱导生长。用原子力显微镜(AFM)对各样品的量子点形貌进行了表征, 结果表明GaSb量子点形貌各向异性明显且沿［110］方向拉长。在压强条件为10 kPa时, IMF生长模式导致不对称岛的长宽比大于3, 由于低能量(111)侧面的存在, GaSb量子点优先沿［110］方向生长而不是与之垂直的［110］方向。压强降低至4 kPa时量子点密度增大为8.3×109 cm-2, 量子点形貌转变为对称的半球形且长宽比约为1。低的压强降低了吸附原子的扩散激活能从而增大了扩散长度, 可以有效改善GaSb量子点的各向异性。

为了探究生长温度对外延ZnO纳米结构的影响, 得到ZnO纳米结构可控生长的生长温度条件。利用金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法, 设计并获得了不同生长温度的ZnO外延样品, 并对所有样品进行了表面形貌、光学特性、电学特性表征和结晶质量表征。实验结果表明: 600 ℃生长的ZnO纳米柱横向尺寸最小, 为65 nm左右, 其光学特性也相对较好, 晶体衍射峰的半峰宽最小, 为0.165°, 晶粒尺寸最大, 为47.6 nm; 电学性质相对最优的为640 ℃生长的ZnO样品, 霍尔迁移率高达23.5 cm2/(V·s)。通过结果分析发现, 生长温度能影响外延ZnO的生长模式, 从而影响ZnO的形貌、光学、电学和晶体质量等特性。

为提高InSb红外探测器室温下的工作性能, 设计了GaSb/InSb/InP异质结构, 并对结构中俄歇复合与肖克莱-瑞德复合两种复合机制对漏电流的影响进行研究。利用TCAD仿真工具对InSb探测器件进行建模, 分析得到能带结构与载流子分布。以能带参数为基础, 根据连续性方程, 结合漂移扩散模型, 分析了俄歇复合在反偏压下的衰减效应, 并综合肖克莱-瑞德复合的影响, 计算出不同缺陷浓度下器件的漏电流。利用低压金属有机化学气相沉积(LP-MOCVD)技术制备GaSb/InSb/InP异质外延样品, 对其漏电流进行测试, 并与仿真结果进行对比分析。实验结果表明, 计算结果与实验结果一致, 器件工作性能的主要限制为肖克莱-瑞德复合机制, 器件的漏电流为0.26 A·cm-2, 品质因子R0A为0.1 Ω·cm2。相比于同质InSb结构, 器件的R0A提高了一个数量级, 已接近实用化水平。

采用金属有机物化学气相沉积法在c面蓝宝石衬底上生长了高质量的β-Ga2O3薄膜, 并将样品分别在真空、氧气、氮气氛围下退火30 min, 研究了各类退火工艺对Ga2O3薄膜特性的影响, 对退火所得的薄膜进行了X射线衍射、光致发光谱、紫外透射谱和原子力显微镜扫描的研究。结果表明, 各类退火工艺均能够优化薄膜的晶体质量和表面形貌, 同时有效改善了薄膜的光学性质。其中, 氧气退火后的样品在可见光波段透射率高达83%, 且吸收边更加陡峭; 表面粗糙度降至0.564 nm, 其表面更为平整。这些结果说明氧气退火对晶体质量的提高最为显著。氮气、真空退火的样品在光致发光谱中出现365 nm的发光峰, 这是大量氧空位的存在导致的。

采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法在Si衬底上进行了ZnO的成核与薄膜生长研究.ZnO薄膜的形貌和结晶特性由成核和后期生长过程共同决定,初期成核温度决定了其尺寸和密度,进而影响后期ZnO主层的生长行为,但由于高温对后期ZnO纳米柱横向生长的抑制,纳米柱的尺寸并没有因为成核尺寸的增大而变大,因此在560 ℃得到了晶柱尺寸最大、密度最小的ZnO薄膜.最后通过改变成核温度,优化了ZnO外延膜的结晶质量.