沈阳工业大学材料科学与工程学院, 沈阳 110870
利用高真空磁控溅射技术, 通过高纯Mg靶和自制Mg-Bi-Sn合金靶的顺序溅射沉积, 制备了Mg3Bi2/Mg2Sn纳米复合薄膜。沉积薄膜的晶体结构和相组成由X射线衍射(XRD)图谱确定, 表面形貌和化学成分用场发射扫描电子显微镜(FESEM)和能谱仪(EDS)进行观察、测量和分析。沉积薄膜的载流子浓度和迁移率通过霍尔实验获得, 电导率和Seebeck系数由Seebeck/电阻测试分析系统进行测量。结果表明, 沉积薄膜由Mg3Bi2和Mg2Sn两相组成, 随着薄膜中Mg2Sn含量的增加, 沉积薄膜的室温载流子浓度增加而迁移率下降。在整个测试温度范围内, 随薄膜中Mg2Sn含量的增加, 薄膜Seebeck系数不断升高而电导率下降。Mg2Sn相原子含量为28.22%的沉积薄膜在155 ℃获得最高功率因子为1.2 mW·m-1·K-2。在Mg3Bi2薄膜中加入适量的Mg2Sn第二相, 可明显提升Mg3Bi2薄膜材料的功率因子。
热电材料 Mg3Bi2/Mg2Sn纳米复合膜 Seebeck系数 相界面 载流子浓度 迁移率 电导率 thermoelectric material Mg3Bi2/Mg2Sn nanocomposite film Seebeck coefficient phase interface carrier concentration mobility conductivity
碲镉汞材料的电学、光学性能直接影响红外探测器的性能，掺杂是一种有效提高材料性能的手段，因此碲镉汞材料的相关掺杂研究至关重要。利用步进式扫描傅里叶红外调制光致发光(Fourier Transform Infrared Modulated Photoluminescence, FTIR-PL)测试仪对不同退火条件下的掺In碲镉汞材料进行了变温测试，降低了实验过程中的信噪比，获得了较好的光谱图。在此基础上结合霍尔测试结果，分析了由温度变化导致的能级位置变化以及不同退火条件处理后碲镉汞材料的发光峰强度和位置的变化。
分子束外延 掺In碲镉汞 光致发光光谱 载流子浓度 变温 MBE In-doped HgCdTe photoluminescence spectrum carrier concentration variable temperature
光学学报
2022, 42(21): 2125001
南京理工大学 材料科学与工程学院, 南京 210094
MnTe作为一种新型的无铅p型热电材料, 在中温区热电领域具有广阔的应用前景, 但其本身的热电性能不足以与高性能n型热电材料相匹配。本研究通过真空熔炼-淬火和放电等离子烧结的方法制备不同Ge掺杂量的致密且均匀的Mn1.06-xGexTe(x=0, 0.01, 0.02, 0.03, 0.04)多晶块体样品。过量的Mn可以有效抑制MnTe2相, 提高基体相的热电性能。通过掺杂4%Ge粉末, 材料的载流子浓度提高到7.328×1018 cm-3, 电导率在873 K增大到7×103S∙cm-1, 功率因子提升至620 μW∙m -1∙K-2。同时, 通过点缺陷增强声子散射使材料的热导率降低到0.62 W∙m-1∙K-1, 实现了对材料电声输运性能的有效调控。Mn1.02Ge0.04Te在873 K获得了0.86的热电优值ZT, 较纯MnTe材料提高了43%。
MnTe热电材料 Ge掺杂 载流子浓度 晶格热导率 MnTe thermoelectric material Ge doping carrier concentration lattice thermal conductivity
华南师范大学 物理与电信工程学院, 广州 510006
近年来, 氧化铟锡(ITO)薄膜因其可实现介电常数近零(Epsilon-Near-Zero, ENZ)且易于调制的特性, 已经成为非线性光学和微纳光学等领域的研究热点。文章先使用射频磁控溅射法在硅基底上制备ITO薄膜, 再通过椭圆偏振光谱仪测试并拟合其光学参数, 探究了本底真空度、溅射功率、溅射气压、衬底温度和膜厚等因素对ITO薄膜ENZ波长的调节机制。通过优化工艺, 使ITO薄膜最短ENZ波长蓝移至1094.4nm, 突破了以往文献报道的极限。该研究将ITO薄膜的ENZ波长延伸至近红外短波区域, 有望实现微纳光电器件相关领域向短波方向的应用拓展。
ITO薄膜 介电常数近零 磁控溅射 载流子浓度 工艺优化 ITO films ENZ magnetron sputtering carrier concentration process optimization
1 五邑大学应用物理与材料学院, 江门 529020
2 五邑大学, 柔性传感材料与器件应用技术研究中心, 江门 529020
氧化铟锡(ITO)薄膜被广泛用作光电器件中的透明导电电极, 其透光率、导电性、表面粗糙度、与基底的功函数匹配及其电流传输特性都会对光电器件的性能造成影响。本文采用射频(RF)磁控溅射方法制备ITO薄膜, 系统研究了基底加热温度对其各方面性能的影响, 并确认了最佳基底温度。实验采用锡掺氧化铟陶瓷为靶材, 组分摩尔比为m(In2O3)∶m(SnO2)=90∶10。采用XRD、SEM对所制备的薄膜进行表征, 系统分析不同基底温度对ITO薄膜结晶性能、形貌的影响; 采用紫外可见分光光度计、霍尔效应测试仪、紫外光电子谱仪(UPS)、电流电压曲线系统研究了基底温度对薄膜光电特性、载流子浓度、薄膜功函数以及电流传输特性的影响。研究结果表明, 基底温度200 ℃为最佳, 此时ITO薄膜结晶良好、表面平整、可见光波段平均透过率超过80%, 导电性能和电流传输特性均较佳, 且薄膜组分与靶材组分一致。
基底温度 ITO透明导电薄膜 载流子浓度 光电特性 功函数 substrate temperature ITO transparent conductive film carrier concentration optoelectronic property work function
1 中国工程物理研究院激光聚变研究中心，绵阳 621900
2 西南科技大学材料科学与工程学院，绵阳 621010
本文报道了同质外延生长氧化锌(ZnO)单晶在高温氧气气氛退火前后的结构及光电特性。利用化学气相输运(CVT)法生长了红棕色的ZnO单晶，且进行高温氧气气氛退火处理后的ZnO单晶呈现无色透明状。通过X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、能谱仪(EDS)和拉曼(Raman)光谱测试分析了高温氧气气氛退火前后的ZnO单晶结构，讨论了退火对单晶内部缺陷类型及结构的影响。XRD测试表明ZnO单晶的生长方向为(002)方向。退火前后ZnO单晶的ω摇摆曲线半高宽分别为59″和31″，表明退火后单晶内缺陷显著减少；XPS和EDS能谱分析了退火前后ZnO单晶的成分和元素价态，结果表明高温氧气气氛处理后单晶内Zn和O元素含量比更接近理论值；通过Raman光谱分析了高温氧气气氛处理前后ZnO单晶的不同拉曼振动模式；通过紫外光谱数据分析，得到了退火前后ZnO单晶的光学禁带宽度分别为3.05 eV和3.2 eV；最后，通过Hall测试分析了高温氧气气氛退火处理前后ZnO单晶的电学性能参数，并深入讨论了退火前后ZnO单晶的低温电输运特性。
化学气相输运 晶格氧 禁带宽度 载流子浓度 Hall效应 ZnO ZnO chemical vapor transport lattice oxygen optical band-gap carrier concentration Hall effect
GaAs单晶作为一种重要的LED衬底材料在光电器件中应用十分广泛, 但载流子浓度(C.C.)分布不均、杂质浓度过高等缺陷会严重影响相关器件的性能。为制备纵向载流子浓度分布均匀的掺硅HB-GaAs单晶, 本文探讨了单晶生长过程中熔区长度对纵向载流子浓度分布的影响。以高纯GaAs多晶为原料, 设定不同的拉晶温度曲线, 采用窄熔区技术进行晶体生长研究, 最终生长出C.C.值分布更均匀、位错密度低(EPD≤10 000 cm-2)的<111>向N型掺硅GaAs单晶。利用辉光放电质谱法(GDMS)和范德堡法霍尔效应测试对晶体进行了表征, 单晶纯度达到5N且无硼杂质沾污。
砷化镓 水平布里奇曼法 位错密度 熔区长度 窄熔区技术 载流子浓度分布 GaAs horizontal Bridgeman method dislocation density melting zone length narrow melting zone technique distribution of carrier concentration
1 长春理工大学 光电信息学院, 长春 130114
2 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, 长春 130012
工作在中长波的红外探测器可被广泛应用在空间成像、**和通信等领域, 锑基InAsSb材料由于其特殊的性质是制作长波非致冷光子探测器的理想材料。俄歇复合寿命是影响探测器性能的重要因素之一, 文章采用Matlab软件模拟研究了n型和p型InAsxSb1-x材料的俄歇复合寿命随温度、As组分及载流子浓度的变化。对确定的As组分, 可通过优化工作温度及载流子浓度获得较长的俄歇复合寿命。当载流子浓度为3.2×1015cm-3、温度为200K时, n型InAs0.35Sb0.65的俄歇复合寿命最大为2.91×10-9s。
俄歇复合寿命 As组分 温度 载流子浓度 InAsSb InAsSb Auger recombination lifetime As composition temperature carrier concentration
