光学带隙

摘要： 光学带隙或禁带宽度是半导体材料的一个重要特征参数.本文以3个具有代表性的InGaN/GaN多量子阱结构作为研究对象,深入探讨了荧光法测定某个目标温度下InGaN阱层的光学带隙所需要满足的测试条件.由于InGaN阱层是一种多元合金且受到来自GaN垒层的应力作用,所以该阱层中不仅存在着杂质/缺陷相关的非辐射中心,也存在着组分起伏诱发的局域势起伏以及极化场诱发的量子限制斯塔克效应.因此,为了获得目标温度下InGaN阱层的较为精确的光学带隙,提出了荧光测量至少应满足的测试条件,即必须消除该目标温度下非辐射中心、局域中心以及量子限制斯塔克效应对辐射过程的影响.

摘要： 为实现ZnO纳米柱阵列材料在新型纳米结构化太阳能电池中的应用,需要对纳米柱的几何形貌与光电特性进行调控。ZnO纳米柱阵列材料的制备方法为电化学沉积方法。通过在生长溶液中使用In(NO_(3))_(3)和NH_(4)NO_(3),实现了对纳米柱的直径、阵列密度、柱间距、光学带隙、近带边发射、斯托克斯位移等物理性质的调控。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、分光光度计、光致发光测试仪对样品的形貌、晶体性质、透射反射性质、光致发光性质进行测试与表征。结果表明,使用NH_(4)NO_(3)将紧密排列的ZnO纳米柱阵列密度降低了51%,导致柱间距增大至超过100 nm,同时可将纳米柱的直径降低至22 nm。使用In(NO_(3))_(3)使ZnO纳米柱的光学带隙展宽100 meV。通过NH_(4)NO_(3)的使用可在3.41 eV至3.55 eV范围内调控带隙。由于NH_(4)NO_(3)的引入,ZnO纳米柱的斯托克斯位移可降低至19 meV,表明NH_(4)NO_(3)的引入能够有效地抑制纳米柱阵列中的非辐射复合。

摘要： 二硫化钼(MoS_(2))在环境中的热稳定性和化学稳定性好,迁移率相对较高,已应用于气体传感器、光电探测器和场效应管等器件的研制。采用氧气辅助技术生长的氧掺杂MoS_(2)(MoS_(2-x)O_(x))不仅可以调控MoS_(2)单晶尺寸,还能提高MoS_(2)单晶光致发光强度。本文采用射频反应磁控溅射技术、自然环境中氧化和热退火工艺,改变溅射羽辉与玻璃基底夹角来制备MoS_(2-x)O_(x)薄膜并研究其光学性质。采用X射线光电子能谱分析了样品的元素和价态;扫描电子显微镜观测的结果表明,溅射羽辉与基底成45°(θ=45°)时表面形貌为最优;紫外-可见分光光度计的测试结果表明,随着厚度和氧含量的增加,MoS_(2-x)O_(x)薄膜的光学带隙减小;采用COMSOL Multiphysics软件模拟了MoS_(2-x)O_(x)薄膜光学透过率,理论和实验结果相吻合。本文的研究结果将为MoS_(2-x)O_(x)薄膜在光学领域的应用提供科学参考。

摘要： 采用多靶磁控溅射技术制备了钛掺杂类金刚石(Ti-DLC)薄膜,并在不同温度(300,350,400°C)下进行了热处理,研究了热处理温度对薄膜微观结构、成分、能带结构以及场发射性能的影响.结果表明:与热处理前的相比,300°C热处理后Ti-DLC薄膜中sp2-C团簇相对含量增大,光学带隙最小,开启场强最低,为5.43 V·μm-1,场发射性能最好;当热处理温度高于300°C时,薄膜的DLC含量减少,同时生成大量TiO2,光学带隙增加,薄膜开启场强增大,场发射性能变差;薄膜的场发射电流基本不受热处理温度的影响.

摘要： 铁电陶瓷的极化内建电场可分离光生载流子并有效降低载流子间的复合率,但是其高带隙限制了对光的吸收。本文以具有良好铁电性能的Bi 0.5 Na 0.5 TiO 3(BNT)陶瓷为基体,通过掺杂La 2Mo 2O 9降低光学带隙,提高光电流密度。样品使用传统固相法制备,随后分析了此陶瓷的XRD、拉曼、光吸收、光电流、铁电和介电性质。结果表明,La 2Mo 2O 9掺杂能显著提高光吸收强度,随其含量增加,光学带隙值先明显下降,然后缓慢增加。在掺杂含量为0.7%(摩尔分数)时,陶瓷的带隙值最低为1.57 eV,远低于纯BNT陶瓷的2.9 eV,对应的最大光电流密度和开路电压为71.06 nA/cm 2和4.40 V,得到的最大输出功率为312.7 nW/cm 2,并且随时间增加变化不大,同时保持很好的铁电性能。研究结果表明,La 2Mo 2O 9改性BNT铁电陶瓷是一种非常有前景的铁电光伏材料。

摘要： 室温下采用射频磁控溅射(RFMS)技术在玻璃与硅基板上分别沉积了纯铌酸锂LN薄膜、高掺锌(6%,摩尔分数,下同)LN∶ZnO薄膜和高掺镁(5%)LN∶MgO薄膜,并在575°C条件下退火进一步提高薄膜的结晶度。通过原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD)、紫外可见吸收(UV-Vis)和椭偏仪等测试研究了三种铌酸锂薄膜的形貌、结构和光学性质。XRD分析表明掺杂铌酸锂薄膜和纯铌酸锂薄膜具有相同的生长取向,AFM、XRD、UV-Vis测试结果表明,掺杂将增大铌酸锂薄膜的晶粒尺寸,光学带隙的红移现象与晶粒尺寸相关,且掺Mg的影响大于掺Zn。此外利用霍尔效应测试仪研究了LN、LN∶ZnO和LN∶MgO薄膜的电学性质,测试结果表明三种薄膜均为n型半导体,其中LN∶MgO薄膜电导率的变化趋势不同于LN∶ZnO和LN薄膜,且发现温度在18~50°C范围内,随着温度的升高,LN∶MgO薄膜的电导率变化微小,而LN∶ZnO和LN薄膜的电导率逐渐增大。

摘要： 为了解决双极型碳化硅(SiC)功率器件中由于p型SiC在室温下难以完全电离所导致的p+n发射结注入效率低的问题,提出将p型CuAlO_(2)与n型SiC形成的异质结作为发射结以提高该结的注入效率。本文利用溶胶凝胶(sol-gel)方法,在4H-SiC衬底上制备了CuAlO_(2)薄膜,研究了低温热处理温度对CuAlO_(2)薄膜晶体结构、表面形貌、光学特性的影响。结果表明:较高的热处理温度可以促进中间产物CuO的生成,进而在固相反应阶段促进CuAlO_(2)相的产生,最终制备的CuAlO_(2)薄膜主要以CuAlO_(2)相的(012)晶向择优取向。随着低温热处理温度的升高,薄膜的表面均匀致密,空位缺陷含量降低,结晶质量提高。当低温热处理温度为300°C时,CuAlO_(2)薄膜晶粒尺寸约为35 nm。此外,CuAlO_(2)薄膜在可见光范围内的透过率超过70%,且随着预处理温度升高,薄膜光学带隙略有增加。

摘要： 多铁功能材料在现代生产生活中有举足轻重的作用。本文采用溶胶-凝胶法以硝酸铁、硝酸铋、硝酸钆、硝酸钴为原料,乙二醇甲醚为溶剂,柠檬酸作螯合剂制成前驱体溶液,通过旋涂法在Pt/Ti/SiO_(2)/Si及ITO衬底上合成Bi_(0.85)Gd_(0.15)Fe_(1-x)Co_(x)O_(3)(x=0,0.04,0.08,0.12)薄膜,研究了Gd^(3+)、Co^(3+)共掺杂对薄膜铁电性能、磁学性能及光学带隙的影响。XRD结果表明所有薄膜均呈(111)方向的菱形结构,SEM结果表明共掺杂可以细化晶粒。根据铁电性和漏电流测试分析结果可知在Co^(3+)掺杂量为8%时最大剩余极化值达到2P_(r)=15.71μC/cm^(2),所有样品的漏电流传导机制均为欧姆传导机制。根据磁学性能测试分析结果可知,共掺杂可以有效增强薄膜的饱和磁化强度,且在Co^(3+)掺杂量为8%时最大饱和磁化强度达到37.78 emu/cm^(3)。根据吸收光谱及Tauc公式拟合结果可知共掺杂可以有效减小薄膜的光学带隙且随着掺杂量的增加光学带隙逐渐减小,在Co^(3+)掺杂量为12%时光学带隙减小到1.96 eV。

摘要： 氮化硅SiNx薄膜凭借介电常数高和稳定性好的特点而被广泛应用于光电器件中,但薄膜的厚度对器件的性能有重要影响。针对此问题采用等离子体化学气相沉积技术,以高纯NH_(3)、N_(2)和SiH_(4)为反应气体,优化其他沉积参数,通过改变沉积时间来生长SiNx薄膜。用X射线衍射谱(XRD),紫外-可见光光谱(UV-VIS)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和扫描电镜(SEM)对薄膜结构进行表征,详细研究了沉积时间与薄膜厚度的关系以及沉积时间对薄膜性能的影响。试验结果表明:所制备的样品为非晶SiNx薄膜结构,薄膜厚度随沉积时间均匀增加;薄膜折射率随沉积时间的增加而增大,光学带隙基本不随时间变化。SEM测试结果表明,随着沉积时间增加,薄膜致密性与均匀性越来越好,氧含量也越来越少,说明薄膜致密性提高可以有效阻挡O原子进入薄膜,阻止后氧化现象的发生。

摘要： 为改善钛酸铋钠基无铅陶瓷的铁电光伏特性,通过传统固相法制备了B位Mo掺杂的Na_(0.5)Bi_(0.5)(Ti_(1-x)Mo_(x))O_(3)(BNT-Mo_(x),x=0~0.02)无铅铁电陶瓷。通过XRD、拉曼光谱、吸收光谱等测试方法,结合基于密度泛函理论的第一性原理计算,研究了Mo掺杂对BNT陶瓷体系带隙的影响规律及机理。结果表明:随着Mo掺杂量的增加,光学带隙值先减小后增大,当x=1.0%时带隙达到最小值2.33 eV,并且光吸收强度达到最大值69%;通过对能带和态密度计算结果进行分析,发现Mo掺杂BNT体系能带结构由间接带隙转变为直接带隙,出现由Mo的4d轨道所贡献的杂质能级,导致带隙减小。Mo掺杂导致的杂质能级与莫斯-布尔斯坦效应之间存在带隙调控相互竞争关系,可有效调控BNT体系能带结构。

摘要： 非晶硅薄膜由于其光吸收系数高、原材料来源广泛、制备成本低以及易于大规模生产等优点，被认为是当前最重要的光伏材料之一。本研究采用射频磁控溅射(RF-MS)法在不同温度下制备了非晶硅(a-Si)薄膜，以研究衬底温度对硅薄膜光学带隙的影响。研究表明a-Si薄膜光学带隙与内部缺陷、悬挂键和杂质等密切相关。衬底温度变化会显著影响a-Si薄膜内部缺陷和悬挂键的形成，进而改变其结构及性能。

摘要： 中间带太阳电池是充分利用太阳光谱中的红外光子能量的一种高效率新概念太阳电池,其理论极限效率可达63.2％.由于铜基(CuGaSe2)化合物带隙为2.4～2.5eV,且吸收系数大、缺陷容限高,成为了最理想的中间带基质材料.2011年C.Tablero理论上预言,IV族元素部分替代CuGaX2(X=S、Se)中的Ga或Cu,且当掺杂浓度足够高时,可抑制非辐射复合,从而形成中间带.为了证实C.Tablero中间带理论，本实验采用PLD方法，在钠钙玻璃上沉积一定厚度的CuGaSe2:Ge薄膜。研究了CuGaSe2:Ge薄膜的晶体结构与光学带隙，并通过吸收光谱和反射谱研究了该材料的光吸收特性。rn 实验结果表明，CuGa0.94Ge0.06Se2薄膜价带到中间带的光子吸收能量为0.89eV，中间带到导带的光子吸收能量为0.71eV,CuGa0.94Ge0.06Se2的禁带宽度为1.60eV。光吸收谱得以拓宽，在CuGaSe2中掺杂Ⅳ族元素Ge可以形成中间带。

摘要： 用直流磁控溅射在不同溅射功率下制备不同厚度的In2O3薄膜。通过XRD分析薄膜结构,用紫外可见光谱分析薄膜的光吸收能力,并推导薄膜的光学带隙。结果表明,室温反应溅射条件下,直接溅射得到的薄膜都是非晶薄膜,且吸光度随制备氧分压的增大而减小,相同功率下,薄膜厚度随氧分压增大而减小,光吸收起始位置也随之蓝移。相同偏压下,薄膜的单色光转换效率(IPCE)随氧分压增大先减小后增大。在0.5mol/L Na2SO4溶液中,0.26Pa氧分压得到的样品IPCE为14.8％(λ=400nm)。在1.0V Ag/AgCl偏压下,0.26Pa氧分压样品光电流为28μA/cm2。

摘要： 为获得低折射率和高电导率要求的中间层薄膜,采用射频等离子体增强化学气相沉积(RF-PECVD)技术, 在低氢气流量下制备了n 型非晶硅氧薄膜.本文研究了CO2/SiH4气体流量比、硅烷浓度、沉积功率和PH3 掺杂浓度等工艺参数对硅氧薄膜的沉积速率,折射率,电导率,晶化率以及光学带隙的影响,并获得折射率为1.99,电导率大于10-6S/cm和带隙大于2.6eV的非晶硅氧薄膜.

摘要： 采用RF-PECVD 技术在低温、高沉积压力的条件下制备微晶硅薄膜材料.通过调节氢稀释度、电极间距、沉积压力、衬底温度等参数,优化微晶硅薄膜材料.研究射频功率对微晶硅薄膜材料的相结构的影响.通过X 射线衍射、Raman 光谱、透射光谱等测试与分析,给出了晶化率、光学带隙等随功率的变化,发现射频功率对微晶硅薄膜材料的相结构具有较大影响.

摘要： 利用近空间升华法在较高的源温度650°C和700°C下制备了CdTe薄膜,使用EDS、XRD、SEM和UV-Vis-NIR系统地研究了CdTe薄膜的化学组成、晶体结构、表面形貌和光学带隙。EDS结果表明在源温度为650°C和700°C下制备的薄膜Cd与Te两种元素的化学计量比分别为1∶0.98和1∶0.95;XRD结果表明在源温度为650°C和700°C条件下制备的CdTe薄膜均在2θ=24.027°、39.741°、46.977°、57.461°、63.177°、72.132°和77.280°处出现了衍射峰,将其与CdTe晶体标准衍射卡片(JCPDS75-2086)对比,可知各衍射峰分别对应于CdTe晶体的(111)、(220)、(311)、(400)、(331)、(422)、(511)晶面,且择优取向均为(111)面,在源温度为700°C条件下制备的CdTe薄膜的结晶程度更好；SEM结果表明源温度为650°C时晶粒尺寸约为1μm,而源温度为700°C时颗粒尺寸明显增大,约为5μm；在源温度为650°C和源温度为700°C下制备的薄膜的禁带宽度分别为1.44eV和1.43eV。

摘要： 在玻璃衬底上用射频磁控溅射技术进行了非晶态碲镉汞(α-HgCdTe，α-MCT)薄膜的低温生长，获得了射频磁控溅射生长α-MCT薄膜的“生长窗口”。利用X射线衍射(XRD)技术对所生长的薄膜进行分析研究，α-MCT薄膜的XRD衍射为典型的非晶衍射波包。原子力显微(AFM)表征结果表明本文所生长的非晶态碲镉汞薄膜表面平整，没有晶粒出现。rn 采用傅立叶红外透射光谱分析技术对非晶态碲镉汞薄膜进行了光学性能研究，在1.0μm~2.0μm范围内研究了薄膜的透射谱线，结果表明非晶体啊碲镉汞薄膜的光学带隙约0.83eV，吸收系数高达～8×104cm-1。在90°C～215°C范围内对非晶态碲镉汞薄膜进行了真空退火处理研究其晶化过程，其晶化温度在130°C～140°C之间。

摘要： 薄膜晶体管是液晶显示器的关键部件,对显示器件的工作性能具有重要作用.本文论述了以ZnO为代表的薄膜晶体管工作原理、结构特点、各功能层制备技术,最后总结了ZnO基TFT实现产业化需要克服的主要问题.

摘要： 薄膜晶体管是液晶显示器的关键部件,对显示器件的工作性能具有重要作用.本文论述了以ZnO为代表的薄膜晶体管工作原理、结构特点、各功能层制备技术,最后总结了ZnO基TFT实现产业化需要克服的主要问题.

摘要： 薄膜晶体管是液晶显示器的关键部件,对显示器件的工作性能具有重要作用.本文论述了以ZnO为代表的薄膜晶体管工作原理、结构特点、各功能层制备技术,最后总结了ZnO基TFT实现产业化需要克服的主要问题.

摘要： 本发明提供了一种通过外延生长CdS量子点的方法，将中间带隙半导体纳米晶从具有等离子体共振吸收的光学特性向激子特性转变。近些年来，中间带隙半导体纳米晶由于具有独特的光学性质，对光电和光伏器件等应用具有重要意义而受到广泛关注；然而关于纳米级的中间带隙半导体的光电性质还有待进一步的探索。在本发明中，通过在Cu3VS4这种三元铜硫系中间带隙半导体纳米晶外延生长CdS量子点，即改变纳米晶周围介质环境，实现了该中间带隙半导体纳米晶光学性质的转变。为进一步研究用于太阳能捕获的纳米级的中间带隙半导体的光电性质奠定了一定基础。

摘要： 本发明针对制约空芯光子带隙光纤陀螺性能的空芯光子带隙光纤环耦合问题，提出一种基于复合导光机制的空芯光子带隙光纤环与集成光学芯片直接耦合方法及装置，属于光纤器件制造技术领域。装置包括：具有复合导光机制的空芯光子带隙光纤环、夹具以及集成光学芯片。方法包括：步骤1、获取空芯光子带隙光纤环的平整端面；步骤2、分别向端面的纤芯大空气孔和包层小空气孔内注入高折射率和低折射率光学胶；步骤3、将具有复合导光机制的空芯光子带隙光纤环与集成光学芯片直接耦合。本发明无需熔接，消除了熔接点对光路互易性影响，通过选择填充合适的高低折射率光学胶，实现空芯光子带隙光纤环与集成光学芯片低损耗、低背向反射、高可靠的直接耦合。

摘要： 本发明提出一种具有环境宽适的空芯光子带隙光纤环与集成光学芯片直接耦合方法及装置，属于光纤器件制造技术领域。本发明装置包括端面斜切的集成光学芯片、端面平切的空芯光子带隙光纤环和尾纤夹具；通过尾纤夹具将两尾纤端面以最佳耦合角度和间距分别固定到集成光学芯片两出光口。本发明方法建立空芯光子带隙光纤环尾纤与集成光学芯片的直接耦合仿真模型，依据通过仿真计算出的最佳耦合角度和间距设计尾纤夹具，将空芯光子带隙光纤环与尾纤夹具固定，再与集成光学芯片耦合并固定。本发明实现了空芯光子带隙光纤环与集成光学芯片低损耗、低背向反射、高环境适应性的直接耦合，应用于光纤陀螺中还可以消除熔接点给光路带来的非互易性影响。

摘要： 本发明属于半导体器件光电调控技术领域，提供了一种超高时间精度调控直接带隙半导体元件光学性质的方法，这个方法可以实现在飞秒时间精度(10‑15s)控制半导体元件的折射率、介电常数、消光系数等光学参数及被调控光束经过半导体元件时的吸收系数大小、反射率强度及光谱结构等。主要方案包括，步骤1：通过第一性原理计算和角分辨光电子能谱方法获得直接带隙半导体元件的电子结构(导带和价带的能带结构)及载流子有效质量；步骤2：根据获得的半导体元件载流子有效质量及能隙宽度设计半导体元件光学性质调控的泵浦光参数；步骤3：依据设计的调控参数，搭建超高时间精度调控直接带隙半导体材料光学性质的装置。

摘要： 本发明提供了一种通过外延生长CdS量子点的方法，将中间带隙半导体纳米晶从具有等离子体共振吸收的光学特性向激子特性转变。近些年来，中间带隙半导体纳米晶由于具有独特的光学性质，对光电和光伏器件等应用具有重要意义而受到广泛关注；然而关于纳米级的中间带隙半导体的光电性质还有待进一步的探索。在本发明中，通过在Cu3VS4这种三元铜硫系中间带隙半导体纳米晶外延生长CdS量子点，即改变纳米晶周围介质环境，实现了该中间带隙半导体纳米晶光学性质的转变。为进一步研究用于太阳能捕获的纳米级的中间带隙半导体的光电性质奠定了一定基础。

摘要： 本发明针对制约空芯光子带隙光纤陀螺性能的空芯光子带隙光纤环耦合问题，提出一种基于复合导光机制的空芯光子带隙光纤环与集成光学芯片直接耦合方法及装置，属于光纤器件制造技术领域。装置包括：具有复合导光机制的空芯光子带隙光纤环、夹具以及集成光学芯片。方法包括：步骤1、获取空芯光子带隙光纤环的平整端面；步骤2、分别向端面的纤芯大空气孔和包层小空气孔内注入高折射率和低折射率光学胶；步骤3、将具有复合导光机制的空芯光子带隙光纤环与集成光学芯片直接耦合。本发明无需熔接，消除了熔接点对光路互易性影响，通过选择填充合适的高低折射率光学胶，实现空芯光子带隙光纤环与集成光学芯片低损耗、低背向反射、高可靠的直接耦合。

摘要： 本发明提出一种具有环境宽适的空芯光子带隙光纤环与集成光学芯片直接耦合方法及装置，属于光纤器件制造技术领域。本发明装置包括端面斜切的集成光学芯片、端面平切的空芯光子带隙光纤环和尾纤夹具；通过尾纤夹具将两尾纤端面以最佳耦合角度和间距分别固定到集成光学芯片两出光口。本发明方法建立空芯光子带隙光纤环尾纤与集成光学芯片的直接耦合仿真模型，依据通过仿真计算出的最佳耦合角度和间距设计尾纤夹具，将空芯光子带隙光纤环与尾纤夹具固定，再与集成光学芯片耦合并固定。本发明实现了空芯光子带隙光纤环与集成光学芯片低损耗、低背向反射、高环境适应性的直接耦合，应用于光纤陀螺中还可以消除熔接点给光路带来的非互易性影响。

摘要： 本发明涉及一种光学带隙可调的氧化锌纳米柱阵列材料的制备方法及该方法得到的氧化锌纳米柱阵列材料，该方法包括：在水热合成条件下，将含有锌源、氧源、铵盐和镓盐的溶液与生长基底进行接触，以在所述生长基底上生成氧化锌纳米柱阵列。本发明提供的方法能够很好地调控ZnO纳米柱阵列的光学带隙。

摘要： 本发明涉及一种减小In2S3半导体光学带隙的方法，具体在于以In2S3二元硫化物为母体半导体，通过Sn元素掺杂调控其能带，形成化学分子式为In2‑xSnxS3(0.04≤x≤0.2)的半导体。与现有技术相比，本发明通过对In2S3半导体掺杂Sn元素，可以大幅度减小In2S3半导体材料的禁带宽度，增加其对太阳能光谱的吸收能力，从而扩大In2S3半导体材料的利用范围，使其可以直接用作太阳能电池吸收材料，对太阳能电池的发展具有实际意义。

摘要： 本发明提供了一种测量光学带隙的方法和系统，包括采用椭偏仪对待测样品进行测量获得椭偏数据测量值；对椭偏数据进行建模及拟合计算，判断拟合计算得到的拟合值是否接近测量值，若是，利用拟合所得色散方程参数反推计算，获得待测样品的折射率和消光系数随波长变化的色散曲线；根据色散曲线以及吸收系数公式获得待测样品的吸收系数；根据吸收系数和Tauc公式求出待测样品的光学带隙。由于椭偏仪具有测量精度高、对衬底材料透明度没有要求的特点，因此，不仅能够精确地实现光学带隙的测量，而且能够极大地拓展光学带隙测量的适用范围，尤其针对不透明衬底或单面抛光衬底上的薄膜材料、不透明材料、多层或复杂膜结构材料等具有良好的测量效果。