1 亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室，燕山大学材料科学与工程学院，河北 秦皇岛 066004
2 威海中玻新材料技术研发有限公司，山东 威海264200
3 唐山学院，河北 唐山 063000
构建宽窄带隙同型异质结构的双层薄膜是提高透明导电薄膜光电性能的新思路。采用基于密度泛函的第一性原理，对本征和掺杂SnO2/SnSe2的电子结构、光学性质、载流子迁移率、电荷分布、能带排列进行计算。结果表明：本征和掺杂SnO2/SnSe2电子结构内部存在的电势差会使体系内部的电子向着界面处或SnSe2处转移，处于界面处的电子会在界面间隙内形成二维电子气并在界面处高速移动，从而提高了载流子的迁移率，而处于SnSe2处的电子由于没有杂质离子散射的影响迁移率也相应提高，4种不同掺杂类型异质结构的载流子迁移率分别为772.82、5 286.04、2 656.90 m2/(S·V)和17 724.60 m2/(S·V)，光学透过率在80%以上。
透明导电薄膜 异质结构 第一性原理 载流子迁移率 transparent conductive oxide thin films heterostructures first principles carrier mobility
1 中建材(洛阳)新能源有限公司,洛阳 471000
2 河南理工大学材料科学与工程学院，焦作 454000
基于密度泛函理论研究了Au、Cu、Sb掺杂CdTe体系的电子结构和光学性能。Au、Cu、Sb掺杂CdTe体系均能稳定存在，过渡金属原子与Cd原子轨道的杂化减小了CdTe的带隙，提高了CdTe对可见光的利用，同时降低了光生电子从价带跃迁到导带所需的能量，从而促进了更多的光生电子发生迁移，大大提高了其光学性能。三种掺杂体系中Sb/CdTe体系在可见光范围内光吸收系数提升最显著，其光生电子和光生空穴迁移率相对于CdTe体系分别增加5.97倍和15.54倍。通过计算掺杂体系的能带、态密度、电子布居、光吸收函数、载流子迁移率，从理论上揭示了Au、Cu、Sb提高CdTe光学性能的机理。
第一性原理 电子性质 光学性能 载流子迁移 CdTe CdTe first-principle electronic property optical property carrier mobility
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Silicon Materials, Key Laboratory for Biomedical Engineering of Ministry of Education, School of Materials Science and Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China
2 Wenzhou Key Laboratory of Novel Optoelectronic and Nano Materials, Institute of Wenzhou, Zhejiang University, Wenzhou 325006, China
3 Department of Electronic Science and Technology, College of Information Science and Electronic Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China
4 Ningbo Institute of Materials Technology and Engineering, Chinese Academy of Sciences, Ningbo 315201, China
Amorphous oxide semiconductors (AOS) have unique advantages in transparent and flexible thin film transistors (TFTs) applications, compared to low-temperature polycrystalline-Si (LTPS). However, intrinsic AOS TFTs are difficult to obtain field-effect mobility (μFE) higher than LTPS (100 cm2/(V·s)). Here, we design ZnAlSnO (ZATO) homojunction structure TFTs to obtainμFE = 113.8 cm2/(V·s). The device demonstrates optimized comprehensive electrical properties with an off-current of about 1.5 × 10–11 A, a threshold voltage of –1.71 V, and a subthreshold swing of 0.372 V/dec. There are two kinds of gradient coupled in the homojunction active layer, which are micro-crystallization and carrier suppressor concentration gradient distribution so that the device can reduce off-current and shift the threshold voltage positively while maintaining high field-effect mobility. Our research in the homojunction active layer points to a promising direction for obtaining excellent-performance AOS TFTs.
thin film transistors homojunction carrier mobility amorphous oxides Journal of Semiconductors
2023, 44(5): 052101
1 北京科技大学新材料技术研究院，北京 100083
2 北京科技大学顺德研究生院，佛山 528300
3 湘潭大学材料科学与工程学院，湘潭 411105
金刚石探测器具有体积小、抗辐照能力强、时间响应快等优点，在核辐射领域应用优势显著。早期金刚石核辐射探测器均采用天然金刚石材料，化学气相沉积(chemical vapor deposition, CVD)金刚石人工合成技术的进步，极大地促进了金刚石核辐射探测器的发展与应用。本文从CVD人造金刚石材料入手，分析了制约金刚石探测器性能的杂质与缺陷、CVD金刚石的合成工艺、探测器级金刚石中杂质与缺陷的表征方法，并基于载流子迁移率与寿命乘积、探测器的电荷收集效率等性能指标，总结了CVD金刚石中的杂质与缺陷对探测器性能的影响规律，介绍了国外金刚石核辐射探测器的应用现状并展望了国内金刚石核辐射探测器的发展前景。
金刚石 核辐照探测器 杂质 缺陷 载流子迁移率 能量分辨率 diamond nuclear radiation detector CVD CVD impurity defect carrier mobility energy resolution
1 河北省激光研究所, 石家庄 050081
2 河北普莱斯曼金刚石科技有限公司, 石家庄 050081
3 南京电子器件研究所, 微波毫米波单片和模块电路重点实验室, 南京 210016
4 南京大学电子科学与工程学院, 南京 210093
采用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)技术, 通过改变气源中的氮含量, 得到不同结晶质量的单晶金刚石, 通过激光切割以及抛光控制样品尺寸为5 mm×5 mm×0.5 mm, 然后对样品进行表面氢化处理并研制了金刚石射频器件, 系统研究了氮含量对金刚石材料晶体质量和金刚石射频器件性能的影响。随着氮含量的增加, 虽然单晶金刚石生长速率有所增加, 但是其拉曼半峰全宽(FWHM)、XRD摇摆曲线半峰全宽也逐渐增加, 光致发光光谱中对应的NV缺陷逐渐增多, 晶体结晶质量逐渐变差, 不仅导致沟道载流子的迁移率出现退化, 而且也使金刚石射频器件出现了严重的电流崩塌和性能退化问题。通过降低氮浓度, 提升材料的结晶质量, 沟道载流子迁移率得到显著提升, 金刚石射频器件的电流崩塌得到有效抑制, 电流增益截止频率fT和功率增益截止频率fmax分别从17 GHz和22 GHz大幅度提升至32 GHz和53 GHz。
氮含量 微波等离子体化学气相沉积 晶体质量 氢终端金刚石 沟道载流子迁移率 电流崩塌 金刚石射频器件 频率特性 nitrogen content MPCVD crystalline quality hydrogen-terminal diamond channel carrier mobility current collapse diandimond RF transistor frequency performance
北京印刷学院 印刷与包装工程学院, 北京 102600
有机光电材料大致可分为小分子或低聚物和聚合物两类。载流子迁移率是衡量有机光电材料导电性能的重要参数, 直接关系到材料对电荷的传输能力。因此, 测量材料的载流子迁移率是研究有机光电材料的基本工作之一。通过对几种不同测试方法的总结与分析, 报道了几种载流子迁移率测试技术, 并指出各种测试方法的应用原理及适用的测试范围, 对采用合理的手段研究考察载流子在有机光电材料及器件中的传输特性及其对有机光电器件的性能影响有重要的意义。
载流子迁移率 有机光电材料与器件 测量方法 charge carrier mobility organic optoelectronic materials and devices measurement method
长春理工大学机电工程学院, 吉林 长春 130022
搭建了一套基于Photo-CELIV测量载流子迁移率的实验系统。采用Nd3+YAG脉冲激光器作为诱导光源，在1~20 Hz的工作频率下，实验系统可输出波长为532 nm、脉宽为10 ns的激光脉冲，其能量在0.1~1 mJ范围内可调，光斑直径小于2 mm，激光器持续工作5 h后的能量不稳定度为±8%。该研究为半导体材料载流子迁移率的测量提供了一定的参考。
激光技术 固体激光器 光诱导线性增压载流子提取法 载流子迁移率 激光与光电子学进展
2016, 53(10): 101407
在电化学腐蚀硅微通道这一工艺过程中，温度是其中一个很重要的影响因素。通过研究温度对电化学腐蚀硅微通道过程中空穴输运的影响，加深对电化学腐蚀硅微通道这一过程的认识。利用电化学光照辅助阳极氧化法以n型（100）晶向单晶硅为研究对象，设计实验，得到硅微通道阵列在不同温度条件下的I-V特性扫描曲线、孔道的形貌以及孔道的深度；根据晶体中的散射机制的相关原理，研究了温度与载流子迁移率和扩散系数之间的关系；根据实验，得到了暗电流与温度的关系。最后通过对上述实验结果的分析，得出温度越低由空穴输运产生的空穴电流密度就越低，同时暗电流的值也越低，在较低温度下通过电化学腐蚀法制备的硅微通道结构形貌较好。
硅微通道 电化学腐蚀 空穴输运 迁移率 silicon microchannel electrochemical etching transport of hole carrier mobility
1 发光学及应用国家重点实验室 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
制备了基于F16CuPc和CuPc的双异质结结构的双极型有机薄膜晶体管.该器件的载流子迁移率是相同工艺制备的F16CuPc和CuPc双层单异质结有机薄膜晶体管器件的4~5倍.同时,该双异质结结构还能调整载流子的阈值电压,减少双层结构对薄膜厚度等工艺条件的苛刻要求.这种双异质结结构为提升双极型有机薄膜晶体管器件的性能提供了一种有效方法.
有机薄膜晶体管 双异质结 载流子迁移率 阈值电压 OTFTs double heterojunction carrier mobility threshold voltage
1 河南建筑职业技术学院, 河南 郑州450000
2 吉林大学 物理学院, 吉林 长春130022
载流子迁移率是半导体材料的一项重要参数, 而有机材料的载流子迁移率较低, 限制了一些传统方法的使用。文章建立了一套用于测量有机材料载流子迁移率的渡越时间(TOF)法实验系统, 着重介绍了实验系统中各元件的作用及要求, 实验关键技术参数等。该实验系统的主要特点是把激发光源同时作为外触发光源, 消除实验中杂散信号的干扰, 得到清晰的信号。同时利用实验系统对无机材料Se, 有机共轭聚合物材料MEH-PPV的载流子迁移率进行测量, 结果表明: 该实验系统组建方便, 快捷, 可以较好用于测量有机材料低载流子迁移率, 具有一定的实用价值。
渡越时间 载流子迁移率 TOF carrier mobility Se Se MEH-PPV MEH-PPV
