吉林大学 电子科学与工程学院， 集成光电子学国家重点实验室， 吉林 长春 130012
近年来，杂化钙钛矿半导体材料由于其带隙可调、吸收系数高、载流子迁移率高、成本低廉等诸多优点，在光电器件领域备受青睐，如太阳能电池、电致发光器件、光电探测器等。其中，钙钛矿单晶薄膜因其无晶界、杂质和缺陷含量低等特点，展现出更为优异的光学、电学特性，成为制备高性能光电器件的理想材料体系。然而，钙钛矿单晶薄膜常采用空间限域法直接生长在空穴传输层上，不可避免地将导致界面缺陷和载流子层间输运等问题，严重制约了钙钛矿单晶薄膜光电探测器的性能。为此，本文通过引入模板剥离法工艺技术，在钙钛矿单晶薄膜两侧分别蒸镀功能层材料，制备了结构为Cu/BCP/C60/MAPbBr3/MoO3/Ag的钙钛矿单晶薄膜光电探测器。基于模板剥离法，两侧蒸镀的功能层与钙钛矿单晶薄膜接触紧密，将有效改善载流子的注入和传输；同时，优化的器件结构以及考虑能带匹配等因素可实现高灵敏、响应快速的钙钛矿单晶薄膜光电探测器。改进后器件的开关比高达3.1 × 103，响应度可达7.15 A/W，探测率为5.39 × 1012 Jones，外量子效率达到1794%。该工作为进一步改善和提升钙钛矿单晶薄膜光电探测器的探测性能提供了一种可行性技术方案。
杂化钙钛矿半导体材料 钙钛矿单晶薄膜 模板剥离法 光电探测器 hybrid perovskite semiconductors perovskite single-crystalline thin-films template stripping method photodetectors
北京石油化工学院新材料与化工学院，特种弹性体复合材料北京市重点实验室，北京 102617
染料敏化太阳能电池（DSSC）具有制备工艺简单、成本低廉等特点，是太阳能有效利用的途径之一。本文简单介绍了染料敏化太阳能电池的组成、结构和工作原理，详细介绍了组成染料敏化太阳能电池的TiO2光阳极材料，总结了目前TiO2光阳极的研究成果，分析了TiO2 光阳极材料改性对DSSC性能的影响。同时，展望了TiO2光阳极的未来发展方向。
半导体材料 染料敏化太阳能电池 二氧化钛 光阳极 TiO2电极材料改性 激光与光电子学进展
2023, 60(15): 1500008
西安工业大学光电工程学院，陕西 西安 710021
光腔衰荡法对腔内介质吸收有着极高的测量灵敏度，可实现腔损耗的精确测量。本文基于自由载流子吸收理论和谐振腔理论，建立了半导体材料特性测量的光腔衰荡理论模型，推导了腔衰荡信号与半导体材料特性参数和光学谐振腔结构参数间的函数关系，并进行了仿真分析和实验验证。仿真结果表明：光腔衰荡法可以实现半导体材料特性的精确测量，如掺杂浓度和电阻率。同时，基于该技术对半导体单晶硅片掺杂浓度和电阻率进行了实验测量，结果分别为和，说明该方法在半导体材料特性测量中具有很好的应用潜力。
仪器，测量与计量 光学谐振器 半导体材料 激光器 掺杂浓度 激光与光电子学进展
2023, 60(1): 0112005
1 中国科学院半导体研究所 半导体材料科学重点实验室, 北京 100083
2 中国科学院大学 材料与光电研究中心, 北京 100049
氮化铝(AlN)是一种重要的超宽禁带半导体材料。本文研究了采用氢化物气相外延(HVPE)方法生长氮化铝的表面形貌演化和生长机理。AlN的制备过程是氮化处理后以700~1 100 ℃的不同温度生长, 得到四组不同温度下的表面形貌。结果表明, 生长温度对AlN的生长形貌和生长模式具有重要的影响。AlN的生长形貌体现在纳米尺度和微米尺度的形貌差异, 该结果归因于受生长温度主导的Al原子的表面迁移能力和位错演化。另外, 在900 ℃生长温度下得到具有倒金字塔结构的V坑形貌。V坑面为{10-11}半极性面, 并遵循三维(3D)生长模式。这种具有半极性面微观形貌的AlN可作为模板进行半极性紫外LED器件结构或其他Ⅲ族氮化物外延生长, 在光电子器件和电子器件研制方面具有广阔的应用前景。
超宽禁带半导体材料 氮化铝 氢化物气相外延 生长温度 表面形貌 ultra-wide bandgap semiconductor aluminum nitride hydride vapor phase epitaxy growth temperature surface morphology
1 云南师范大学 能源与环境科学学院，云南 昆明 650092
2 中国科学院半导体研究所 半导体超晶格国家重点实验室，北京 100083
3 中国科学技术大学 量子信息与量子科技前沿协同创新中心，安徽 合肥 230026
4 华南师范大学 华南先进光电子研究院，广东省光信息材料与技术重点实验室，电子纸显示技术研究所，国家绿色光电子国际联合研究中心，广东 广州 510006
利用分子束外延技术在GaSb衬底上生长了高质量的InAs/InAsSb（无Ga）Ⅱ类超晶格。超晶格的结构由100个周期组成，每个周期分别是3.8 nm厚的InAs层和1.4 nm厚的InAs0.66Sb0.34层。在实验过程中出现了一种特殊的尖峰状缺陷。利用高分辨率x射线衍射（HRXRD）、原子力显微镜（AFM）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）对外延的超晶格进行了表征和分析。结果表明，优化后的样品几乎为零晶格失配，超晶格0级峰半峰宽为39.3 arcsec，表面均方根粗糙度在10 μm×10 μm范围内达到1.72 ?。红外吸收光谱显示50%的截止波长为4.28 μm，PL谱显示InAs/InAs0.66Sb0.34超晶格4.58 μm处有清晰锐利的发光峰。这些结果表明，外延生长的InAs/InAsSb超晶格稳定性和重复性良好，值得进一步的研究。
InAs/InAsSb 超晶格 分子束外延 Ⅲ-Ⅴ族半导体材料 InAs/InAsSb superlattice MBE Ⅲ-Ⅴ semiconductor materials
1 苏州科技大学物理科学与技术学院，江苏省微纳热流技术与能源应用重点实验室，江苏 苏州 215009
2 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，江苏 苏州 215123
相比于第三代半导体材料碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN），氧化镓（Ga2O3）具有禁带宽度更大、击穿电场更强、吸收截止边更短、生长成本更低等优点。掺杂是一种高效优化材料物性特征的方法，可以拓宽Ga2O3在不同领域的应用范围。本文对近年来Ga2O3材料的稀土掺杂以及其他元素的掺杂进行了综述，着重分析了稀土掺杂Ga2O3的发光特性。最后，对Ga2O3的稀土离子掺杂和p型掺杂方向进行了展望。
材料 半导体材料 氧化镓 离子掺杂 发光特性 电导率 激光与光电子学进展
2021, 58(15): 1516025
1 长春理工大学 理学院, 吉林 长春 130022
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 发光学及应用国家重点实验室, 吉林 长春 130033
自石墨烯被发现以来, 随着人们不断的研究和探索, 越来越多具有类似结构的二维材料因其优异的光电性质相继被发现和研究。过渡金属硫族化合物(TMDs)因其丰富的物理性质而受到广泛关注。本文研究了三层二硒化钨(WSe2)纳米片的光电性能。利用范德华力将WSe2转移到SiO2/Si衬底的Au电极上, 用银浆引出背栅电极, 制备了WSe2场效应晶体管, 其载流子迁移率为3.42 cm2/(V·s)。WSe2场效应晶体管在630 nm波长下探测器响应度为0.61 A/W, 器件的光响应恢复时间为1 900 ms。
二维半导体材料 过渡金属硫族化物 二硒化钨 光电探测。 two-dimensional semiconductor materials transition metal dichaldogenides(TMDs) WSe2 photoelectric detection
硒化锡(SnSe)具有极低热导率、高功率因子和高热电优值,是一种性能优异的热电材料。SnSe的热电性能与其结构和掺杂状态密切相关。从SnSe的基本特性出发,介绍了SnSe的典型制备方法,综述了SnSe的热电性能及光(热)电性能,讨论了SnSe在光伏、锂离子电池、柔性热电器件及相变存储器等领域的潜在应用,总结了目前SnSe研究中存在的问题,并对提高其低温热电性能的方法进行了展望。
材料 半导体材料 硒化锡 热电性能 光(热)电性能
材料能带以及缺陷能级状态是窄禁带半导体材料芯片制造过程中的重要参数。红外调制光致发光（Photoluminescence, PL）光谱仪是一种无损的有效检测技术。利用该技术对不同的窄禁带半导体材料进行了检测，然后用线型拟合光谱揭示了不同能级间的电子跃迁，并对结果进行了分析。结果表明，红外调制PL光谱是一种有效的材料能带和缺陷能级研究方法。
窄禁带半导体材料 PL光谱 能级跃迁 缺陷能级 narrow bandgap semiconductor materials PL spectra band transition defect energy level
