利用基于密度泛函理论的第一性原理计算研究了不同层数MoS2和VS2堆垛形成的范德瓦耳斯异质结的电子结构和光学性能。通过从头算分子动力学验证了两种异质结在室温下的稳定性。此外, 两种异质结均显示p型肖特基接触, 但相较于单层MoS2构成的异质结, 在双层MoS2和VS2堆垛形成的异质结中, 势垒高度从0.36 eV显著降低到0.08 eV, 有效地形成了低接触电阻, 有助于降低载流子输运损失的能量。光吸收光谱的计算表明, 双层MoS2构成的异质结具有更高的吸收峰值。研究成果对基于MoS2的异质结设计以及在高性能光电器件方面的应用提供了理论依据。

氧化镓（Ga₂O₃）因其合适的禁带宽度（4.5~5.3 eV）在深紫外探测方面具有天然的优势。本文利用常温磁控溅射技术在非晶Ga₂O₃薄膜表面溅射银纳米颗粒，制备出简易的深紫外光电探测器。结果表明，在5 V偏压下，探测器的暗电流低至94 fA，光暗电流比高达5.9×10⁵，254 nm/365 nm波长抑制比达到1.6×10⁴，探测率为2×10¹⁴ Jones（探测率单位），且该探测器在不同电压和不同光强下都能快速且稳定地响应。该探测器优异的深紫外光探测表现与引入的金属银纳米颗粒密切相关。一方面，银纳米颗粒与Ga₂O₃薄膜间的肖特基势垒的形成有助于减小非晶Ga₂O₃的暗电流；另一方面，银纳米颗粒的表面等离子振动有助于增强Ga₂O₃对紫外光的吸收，且紫外光照下银纳米颗粒会产生大量的热载流子使得热电子有足够的能量克服银纳米颗粒与Ga₂O₃薄膜间的肖特基势垒，使得探测器的光电流增加。本文工作为实现具有低暗电流和高光暗电流比的深紫外光电探测器提供了一种可行的方法。

载流子在等离激元金属纳米粒子上的快速复合, 导致传统的光电催化剂效率显著降低, 通过金属和半导体的复合可实现热电子和空穴的分离以提升光电催化效率。 采用Ag纳米粒子与半导体TiO2纳米粒子复合提高其光电催化活性, 并探索了催化活性提升的机理, 研究了TiO2-Ag纳米复合材料之间空间电荷区能带弯曲以及内置电场的作用, 为设计高性能SPR光电催化剂提供理论和实验依据。 以对氨基苯硫酚(PATP)及对硝基苯硫酚(PNTP)的光电催化偶联反应为探针, 研究了TiO2-Ag纳米复合材料的催化性能。 结果表明TiO2的引入提高了Ag的SPR催化活性, 其主要原因是TiO2的引入可提高TiO2-Ag间电子和空穴的分离效率。

提出了一种新型隐埋缓冲掺杂层(IBBD)高压SBD器件, 对其工作特性进行了理论分析和模拟仿真验证。与常规高压SBD相比, 该IBBD-SBD在衬底上方引入隐埋缓冲掺杂层, 将反向击穿点从常规结构的PN结保护环区域转移到肖特基势垒区域, 提升了反向静电释放(ESD)能力和抗反向浪涌能力, 提高了器件的可靠性。与现有表面缓冲掺杂层(ISBD)高压SBD相比, 该IBBD-SBD重新优化了漂移区的纵向电场分布形状, 在保持反向击穿点发生在肖特基势垒区域的前提下, 进一步降低反向漏电流、减小正向导通压降, 从而降低了器件功耗。仿真结果表明, 新器件的击穿电压为118 V。反向偏置电压为60 V时, 与ISBD-SBD相比, 该IBBD-SBD的漏电流降低了52.2%, 正向导通电压更低。

二硒化钨(WSe2)具有双极导电特性, 可以通过外界掺杂或改变源漏金属来调节载流子传输类型, 是一类特殊的二维纳米材料, 有望在未来集成电路中成为硅(Si)的替代材料。文章采用理论与实验相结合的方式系统分析了WSe2场效应晶体管中的源漏接触特性对器件导电类型及载流子传输特性的影响, 通过制备不同金属作为源漏接触电极的WSe2场效应晶体管, 发现金属/WSe2接触的实际肖特基接触势垒高低极大地影响了晶体管的开态电流。源漏金属/WSe2接触特性不仅取决于接触前理想的费米能级差, 还受到界面特性, 特别是费米能级钉扎效应的影响。

介绍了一款基于 InP材料的肖特基二极管的单片集成混频器, 其工作频率为 560 GHz。该混频器采用了一种新型薄膜混合传输结构, 基于某聚合物材料的无源结构的传输损耗降至14.4-15.5 Np/m。相比于基于传统石英介质基片和半导体介质基片的传输线, 传输损耗降低了一半以上。同时为了降低高频损耗, 提高电路效率, 二极管需采用亚微米结构, 结半径为 0.5 μm, 结电容为1.5 fF。无源结构和有源结构的同时优化使得该倍频器在 540~580 GHz的工作频带内, 变频损耗优于-8 dB, 回波损耗优于 10 dB。并且由于无源部分均采用创新的混合传输结构, 在保证单模传输的条件下增大了混频器电路整体的物理尺寸, 降低了腔体加工的工艺难度, 使得今后大于 1 THz信号低损耗平面传输成为可能。

采用MnO2部分替代ZnO的方法固相烧结制备了SnO2-ZnO-Ta2O5基压敏陶瓷。研究了Zn, Mn共同掺杂对SnO2微观结构和电学性能的影响, 发现少量Mn的替代掺杂可以改善SnO2压敏陶瓷的非线性并显著提高其电压梯度。当MnO2的摩尔分数为0.25%时, 样品的非线性达到了21.37, 电压梯度为422 V/mm, 泄漏电流为72.12 μA/cm2。造成这种变化的主要原因是Mn补充了SnO2晶格中ZnO原有的不溶部分, 通过固溶反应产生了受主缺陷离子Mn″Sn, 增大了受主浓度, 促进了势垒的形成。同时, Mn在SnO2晶格中的溶解度较低, 容易在晶界层析出, 阻碍晶粒生长, 增加了电压梯度。

由于高质量自支撑氮化镓(GaN)衬底的出现，垂直型GaNonGaN器件获得了快速的发展并具有较高的功率等级和工作频率。本文讨论了垂直型GaN功率二极管的制作、机制和表征。通过制作高质量肖特基界面和高效氟离子注入终端，垂直型GaN肖特基二极管可以表现出较低的正向开启电压(0.55 V，定义于0.1 A/cm2)和较高的反向击穿电压(~800 V)。通过极薄的铝镓氮(AlGaN)隧穿增强层，可进一步同时优化正向开启电压(0.43 V)和反向击穿电压(~1 020 V)。在快速动态测试电路中，垂直型GaN二极管也表现出了接近零的反向恢复特性和无电流坍塌的优异动态特性。