江苏省自然科学基金(BK2011437) 作品数:4 被引量:8 H指数:1 相关作者: 叶建东 朱顺明 顾书林 郑有炓 黄时敏 更多>> 相关机构: 南京大学 安徽理工大学 更多>> 发文基金: 江苏省自然科学基金 国家自然科学基金 国家重点基础研究发展计划 更多>> 相关领域: 电子电信 化学工程 理学 电气工程 更多>>
离子注入对ZnTe:O中间带光伏材料的微观结构及光学特性的影响 2014年 II-VI和III-V族高失配合金半导体是新型高效中间带太阳电池的优选材料体系,但中间带的形成及其能带调控等关键问题仍未得到有效解决.采用氧离子注入方式,在非平衡条件下对碲化锌(Zn Te)单晶材料实现了等电子掺杂,深入研究了离子注入对Zn Te:O材料的微观结构和光学特性的影响.研究表明:注入合适浓度的氧离子(2.5×1018cm-3)将会形成晶格应变,并诱导1.80 e V(导带下0.45 e V)中间带的产生;而较高浓度(2.5×1020cm-3)的氧离子会导致Zn Te注入层表面非晶化,并增强与锌空位相关的深能级(~1.6 e V)发光.时间分辨光致发光结果显示,离子注入诱导形成的中间带主要是和氧等电子陷阱束缚的局域激子发光有关,载流子衰减寿命较长(129 ps).因此,需要降低晶格紊乱度和合金无序,实现电子局域态向扩展态的转变,从而有效调控中间带能带结构. 甄康 顾然 叶建东 顾书林 任芳芳 朱顺明 黄时敏 汤琨 唐东明 杨燚 张荣 郑有炓关键词:离子注入 II-VI族半导体 第一性原理的广义梯度近似+U方法的纤锌矿Zn(1-x)MgxO极化特性与Zn(0.75)Mg(0.25)O/ZnO界面能带偏差研究 2015年 在纤锌矿结构Zn_(1-x)Mg_xO/ZnO异质结构中发现了高迁移率的二维电子气(2DEG),2DEG的产生很可能是由于界面上存在不连续极化,而且2DEG通常也被认为是由极化电荷产生的结果.为了探索2DEG的形成机理及其产生的根源,研究Zn_(1-x)MgxO合金的极化特性与ZnO/Zn_(1-x)Mg_xO超晶格的能带排列是非常必要的.基于第一性原理广义梯度近似+U方法研究了Zn_(1-x)Mg_xO合金的自发极化随Mg组分x的变化关系,其中极化特性的计算采用Berry-phase方法.由于ZnO与Zn_(1-x)Mg_xO面内晶格参数大小相当,ZnO与Zn_(1-x)Mg_xO的界面匹配度优良,所以ZnO/Zn_(1-x)Mg_xO超晶格模型较容易建立.计算了Mg_(0.25)Zn_(0.75)O/ZnO超晶格静电势的面内平均及其沿着Z(0001)方向上的宏观平均.(5+3)Mg_(0.25)Zn_(0.75)O/ZnO超晶格拥有较大的尺寸,确保远离界面的Mg_(0.25)Zn_(0.75)O与ZnO区域与块体计算情况一致.除此之外,基于宏观平均为能量参考,计算得到Mg_(0.25)Zn_(0.75)O/ZnO超晶格界面处价带偏差为0.26 eV,并且导带偏差与价带偏差的比值处于合理区间,这与近来实验上报道的结果相符.除了ZnO在[0001]方向上产生自发极化外,由于在ZnO中引入Mg杂质会产生应变应力,导致Mg_xZn_(1-x)O层产生额外的极化值.这样必然会在Mg_(0.25)Zn_(0.75)O/Zn界面处产生非连续极化现象,促使单极性电荷在界面处积累,从而在Mg_(0.25)Zn_(0.75)O/Zn超晶格中产生内在电场.此外,计算了Mg_(0.25)Zn_(0.75)O/ZnO超晶格的能带排列,由于价带偏差△Ev=0.26 eV与导带偏差△Ec=0.33 eV,表明能带遵循I型排列.Mg_(0.25)Zn_(0.75)O/ZnO的这种能带排列方式足以让电子与空穴在势阱中产生禁闭作用.2DEG在电子学与光电子学领域都有重要应用,本文的研究结果将对Mg_(0.25)Zn_(0.75)O/ZnO界面2DEG的设计与优化中起到重要作用,并且可以作为研究其他Mg组分的Mg_xZn_(1-x)O/ZnO超晶格界面电子气特性的参考依据. 吴孔平 齐剑 彭波 汤琨 叶建东 朱顺明 顾书林关键词:自发极化 金属有机源化学气相沉积法生长氧化锌薄膜中氢气的作用及其机理 被引量:1 2014年 本文重点探讨了金属有机源化学气相沉积生长ZnO薄膜中氢气的作用与机理.研究表明氢气对ZnO薄膜的结构与性质具有重要的影响.当采用叔丁醇为氧源时,氢气对ZnO薄膜的晶体质量,表面结构和发光性质主要产生负面的影响,同时发现氢气的加入有助于抑制碳的沾污.而当采用笑气为氧源时,测量显示表面变光滑,晶体质量得到提高,发光强度也得到提升.氢气在笑气作为氧源生长ZnO的过程中基本起到了正面的作用.论文最后从氢气降低生长表面能量,提高表面原子迁移能力但存在表面腐蚀作用的方向以上结果给予了较好的解释.研究显示MOCVD生长高质量ZnO薄膜中氢气的优化具有特别重要的意义. 朱顺明 顾然 黄时敏 姚峥嵘 张阳 陈斌 毛昊源 顾书林 叶建东 郑有炓关键词:氧化锌 ZnMgO/ZnO异质结构中二维电子气的研究 被引量:7 2013年 论文根据ZnMgO/ZnO异质结构二维电子气的能带结构及相关理论模型,采用一维Poisson-Schrodinger方程的自洽求解,模拟计算了ZnMgO/ZnO异质结构中二维电子气的分布及其对ZnMgO势垒层厚度及Mg组分的依赖关系.研究发现该异质结构中ZnMgO势垒层厚度存在一最小临界值:当垒层厚度小于该临界值时,二维电子气消失,当垒层厚度大于该临界值时,其二维电子气密度随着该垒层厚度的增加而增大;同时研究发现ZnMgO势垒层中Mg组分的增加将显著增强其二维电子气的行为,导致二维电子气密度的明显增大;论文对模拟计算获得的结果与相关文献报道的实验结果进行了比较,并从极化效应和能带结构的角度进行了分析和讨论,给出了合理的解释. 张阳 顾书林 叶建东 黄时敏 顾然 陈斌 朱顺明 郑有炓关键词:氧化锌 二维电子气