电学性质

摘要： 碳化硅(SiC)作为第三代半导体材料的典型代表,是目前应用最理想的宽禁带半导体材料之一,在半导体照明、电子设备等领域具有广阔的应用前景。本工作通过基于密度泛函理论并考虑原子间范德华力相互作用的第一性原理,系统地研究了SiC沉积在表面完全氢化的BN衬底上形成的SiC/HBNH异质薄膜的原子结构和电学性质,并探索电场对其能隙的调控效果。研究结果表明,Si和C原子相对HBNH薄膜的位置将决定其结构稳定性及异质薄膜间相互作用的强弱程度,因此堆垛类型可有效调节SiC/HBNH异质薄膜的能隙,并且异质薄膜的导带底和价带顶分别由SiC、HBNH纳米薄膜来决定,可实现电子和空穴输运轨道的分离。当施加外电场时,SiC/HBNH异质薄膜能隙伴随电场强度的增加呈现出近似线性下降分布,会由直接能隙转变为间接能隙,甚至转变为导体,这主要是由电场增强异质薄膜间的相互作用引起的。该研究结果证实了堆垛类型和电场可有效调节SiC/HBNH异质薄膜的电学性质,降低电子和空穴的结合概率,为其应用于新型电子纳米器件提供重要的理论指导。

摘要： 为分析单轴应力下硅晶体的电学性质,使用第一性原理方法分析了硅晶体在单轴拉伸以及单轴压缩条件下的强度及禁带宽度性质。计算了沿着[110][111][100]三个晶向的单轴压缩和拉伸强度,并在低于破坏强度的应力范围内,使用格林函数方法计算了不同单轴应力下硅晶体的禁带宽度。结果表明,理想晶体硅禁带宽度受单轴应力的影响变化明显,甚至可由单轴应力诱导产生半导体金属性质变化。文章研究结果将对硅技术在传感器等领域的应用提供重要的理论支持。

摘要： 光电传感器是用光电元件作为检测元件实现光信号到电信号转换的一种器件。光电传感器工作的基本原理是知名的物理学家爱因斯坦发现的光电效应现象。当某些物质接受光照射后其电子会吸收光子的能量而逸出产生电现象。光电传感器就是基于此原理完成光电信号的转换。光电效应有两种,一种是外光电效应,其原理是受到光照的物体内电子得到光子能量后从内部逸出从而改变物体的电学性质。

摘要： 纵观历史,人类对材料的认知不断推动着社会的进步和发展,这方面在过去一个多世纪对材料电学性质的研究上体现得尤为显著.我们可以将材料粗略地分为金属、半导体、绝缘体,也可以分为超导、非超导、磁性、非磁性等.不难发现,所有这些性质都源于同一种微观粒子:电子.随着研究的深入,科学家们开始期待在一种材料中能实现以上多种甚至所有可能的电子态.最近,以二维体系为代表的低维体系研究向我们展示了实现这一愿景的可能性.

摘要： 采用RT-I理论研究一类非规则3×n阶Hammock电阻网络的等效电阻,其中以支路电流为变量,并且应用基尔霍夫定律建立三阶矩阵方程及三阶边界条件方程,采用对角化矩阵变换获得矩阵差分方程的通解与特解。研究发现了非规则3×n阶Hammock电阻网络的3个系列的等效电阻解析式。该网络模型包含p和q两个任意参数,使得该网络代表了多种功能的网络模型,取不同的p和q参数可以用于研究一系列不同结构网络的电特性。该研究工作为未来相关的科学研究与应用提供了新的理论基础,也为相关的复杂网络研究提供新的思路。

摘要： 干热岩(HDR)是一种重要的地热资源,研究其高温条件下岩石物理性质对有效开发热储资源具有重要指导意义,利用数字岩心技术研究干热岩电阻率微观响应特征是一个重要途径.首先,采用CT扫描、扫描电镜等实验方法,获取岩心不同分辨率图像,采用多尺度、多组分、高分辨率图像构建干热岩电学模型;然后,基于热力学及电学理论,构建矿物或岩石骨架电阻率与温度的关系;最后,通过构建含裂缝干热岩数字岩心,模拟分析含裂缝数字岩心高温电阻率微观特性.不同温度下的数字岩心微观数值模拟表明,干热岩体电阻率随温度升高而降低;当温度超过300°C时,电阻率变化出现异常拐点,电阻率降低程度会变缓.分析认为,出现该现象可能是由岩心热开裂造成的.研究表明,应用数字岩心技术可以替代部分高温岩石物理实验,分析干热岩高温条件下的电学微观特性,也可为干热岩电阻率测井解释提供微观依据.

摘要： 采用射频磁控溅射技术在不同溅射功率下制备了CdSe薄膜,并利用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、能量色散X射线光谱仪(EDAX)、紫外可见近红外(UV-VIS-NIR)分光光度计和霍尔效应测试仪研究了溅射功率对薄膜的结构和光电学性质的影响.研究表明:增加溅射功率有利于增强薄膜的结晶性能;随着溅射功率的增加,薄膜的光学带隙和电阻率逐渐减小,载流子浓度逐渐增加,即薄膜的光电性能不断增强.该研究结果可为CdSe薄膜在光电器件方面的应用提供参考.

摘要： 4H碳化硅(4H-SiC)单晶具有禁带宽度大、载流子迁移率高、热导率高和稳定性良好等优异特性,在高功率电力电子、射频/微波电子和量子信息等领域具有广阔的应用前景。经过多年的发展,6英寸(1英寸=2.54 cm)4H-SiC单晶衬底和同质外延薄膜已得到了产业化应用。然而,4H-SiC单晶中的总位错密度仍高达10^(3)~10^(4) cm^(-2),阻碍了4H-SiC单晶潜力的充分发挥。本文介绍了4H-SiC单晶中位错的主要类型,重点讲述4H-SiC单晶生长、衬底晶圆加工以及同质外延过程中位错的产生、转变和湮灭机理,并概述4H-SiC单晶中位错的表征方法,最后讲述了位错对4H-SiC单晶衬底和外延薄膜的性质,以及4H-SiC基功率器件性质的影响。

摘要： 本文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了非金属元素B、N和O掺杂对单层PC6的电子结构和磁学性质的影响。本征体系单层PC6是直接带隙半导体,没有磁性。计算结果表明,掺杂非金属元素B、N和O使得单层PC6发生了局域结构畸变。此外,这三种非金属元素掺杂对单层PC6的电学性质产生了影响,使得单层PC6发生了从半导体到导体的转变。更为有趣的是,B和O两种非磁性元素的引入使原本没有磁性的单层PC6具有了磁性。

摘要： 采用直流反应磁控溅射法在Si(111)衬底上制备了ZrN薄膜,通过X射线衍射仪、拉曼光谱仪、场发射扫描电子显微镜、原子力显微镜以及霍尔测量等测试分析手段表征了薄膜的微观结构、表面形貌及电学性能.结果表明,制备的ZrN薄膜为立方相NaCl结构,具有(111)面择优取向.在Ts=550～650°C时,薄膜的结晶性最佳.薄膜呈柱状生长,晶粒尺寸会随着衬底温度的升高先增大后减小,当Ts=550～750°C时,表面出现三角锥状晶粒.制备的ZrN薄膜表面较为平整,表面粗糙度在3.9～6.67 nm之间.测得薄膜的电阻率大小在1.43～24.5×10-3Ω·cm之间,且电阻率与薄膜的结晶性以及晶粒尺寸相关;薄膜的载流子浓度在0.869～4.38×1020 cm-3之间,Ts=550～650°C的薄膜电学性能较好.

摘要： 采用飞秒脉冲激光对p型碲镉汞材料进行辐照损伤研究,激光束诱导电流(LBIC)检测表明,P型碲镉汞材料经激光辐射后局部电学性质发生了转变,被激光刻蚀所形成的孔洞具有pn结特性.建立了孔洞结构的pn结转换模型,并对实验结果进行了模拟计算,研究结果表明,在飞秒激光辐照下可能造成Hg-Te化学健断裂,Hg原子往周围扩散,从而形成Hg填隙n型HgCdTe.同时,由于辐照区域较高的局部温度和压强给材料带来损伤,形成大量缺陷能级,极大地降低了少子寿命.

摘要： 近年来高K材料在Ge衬底上的生长及性质研究引起了人们越来越多的兴趣.本文研究了Er2O3薄膜在Ge衬底上的生长及性质.本文利用导电原子力显微镜(CAFM)研究了Ge衬底上Er2O3薄膜的局域电学性质.利用原子力显微镜的原位定位技术,还实现了退火对薄膜电学性质影响的原位研究.

摘要： 通过三步法共蒸发制备CIGS吸收层，然后采用后掺工艺分别掺入5nm、20nm、50nm的NaF，从形貌中发现随着随着NaF量的不断增加，SEM表面图晶粒变紧凑，NaF对CIGS吸收层表面结构有修复作用；掺入适量NaF，载流子浓度提高，电阻率降低，当掺入过多的量，电学性质反而变差。通过研究可以精确控制掺入15-25nm的NaF，这为产业化生产CIGS太阳能电池提供了研究基础。

摘要： 在对CIGS薄膜太阳能电池的研究实验中，大量实验证据表明在晶界面存在导带与价带的向下偏转，这种特殊的能带结构在晶界面形成空穴势垒，甚至在晶界附件形成p-n型反转，导致空穴的耗尽层，从而减少了在晶界面的光激发的电子与晶界面位置空穴的重新复合，减少了多晶薄膜晶界面对太阳能电池性能的影响。在本项目研究中，利用具有纳米空间分辨的测量方法扫描隧道显微镜的扫描隧道谱，导电针尖原子力显微镜对CZTS薄膜晶粒，晶界面的微观电学性质进行了多方面的测量，利用实验结果量化分析薄膜在晶界面导带，价带偏转，了解CZTS薄膜在晶界面的能带结构。发现CZTS导带在晶界面存在向下偏转，与CIGS相似的同时，CZTS价带在晶界面存在向上偏转，与CIGS完全相反。这一能带结构不仅不能在晶界面形成空穴势垒，反而提高了晶界面的空穴浓度。

摘要： WO3作为一种重要的电致变色材料,引起了大量的研究,且已被应用在诸多领域中.但是,对于WO3的变色机理的研究还没有得出统一的结论.本文利用基于第一性原理的材料设计软件Material Studio研究了锂化的WO3,对其晶体结构,电学性质和光学性质进行了计算.计算结果表明Li原子注入WO3晶格引起的变色过程是一种复合了电化学反应、能级跃迁和价间电子转移的综合过程,不能以单一的机理完全解释.另外,不同掺杂浓度体系的吸收谱计算结果显示掺杂浓度为12.5％时,变色性能较好.

摘要： 采用国产金属有机物化学气相沉积(MOCVD)设备,用量子阱垒层生长条件生长硅掺杂GaN(nGaN)单层材料并研究了其表面形貌和电学性质.通过改变Si源的流量,得到了载流子浓度从-5×16到-3× 18cm-3的nGaN样品.与高温GaN比较,两者的载流子浓度和Si/Ⅲ都成线性关系,但是斜率不同.对低温样品进行了原子力显微镜表面形貌分析,二次离子质谱分析,常温及低温霍尔测量.实验结果表明,随着Si掺杂浓度的提高,样品表面的位错坑密度增加,样品的晶体质量下降.在-5×16cm-3的载流子浓度下,样品的常温霍尔迁移率达到1040cm2/Vs.分析结果表明,较低的位错密度是样品高迁移率的主要原因.

摘要： 石墨烯是由单层碳原子按六角蜂窝状的晶体结构密堆积而成的.由于其新奇而丰富的物理性质及广阔的应用前景,石墨烯已经成为了凝聚态物理研究中的一个热点.石墨烯的电学性质很容易受到其形貌结构的影响.近两年,作者主要致力于石墨烯应力结构中一些非常新奇的物理效应的研究.本工作系统地研究了在生长过程中由于热应变形成的石墨烯褶皱结构,指出了褶皱子(wrinklon)是构成石墨烯褶皱的基石,并首次证明了边界处褶皱波长λ随离边界距离γ的变化满足方程λ≈(ky)0.5,其中系数k≈55 nm完全由石墨烯本征的参数决定.作者利用扫描隧道显微镜(STM)和扫描隧道谱(STS)对一维石墨烯烯褶皱结构进行了系统的研究，发现了应力产生的晶格形变会在石墨烯中产生规范场，进而产生零磁场下一维朗道量子化这一全新量子态;同时还发现一维周期性的石墨烯褶皱可以近似的等效成一维周期性势场，使石墨烯的电子结构在更高能量处出现超晶格狄拉克点。这些研究结果对于人们了解和调控石墨烯的电学性质有重要的物理意义。

摘要： 本文基于金刚石对顶砧(DAC)上原位的交流阻抗谱测量技术,测量了CdS半导体粉末在高压下的交流阻抗谱,获得了CdS多晶样品电阻随压力的变化关系,其中3.6GPa附近电阻的局域最小值是由CdS的结构相变引起的,而8.0GPa和14GPa附近电阻的局域最大值是由于CdS的带隙发生了从Σν→Χc到Lν→Χc的改变,实验预言CdS在21GPa附近电子能级将再次发生变化.

摘要： 本文以钼粉、双氧水为前驱体材料,和硫脲溶液反应,成功运用水热法合成了纯度较高的二硫化钼纳米片晶.产物的特性用X射线衍射(XRD)、能量色散谱(EDS)、透射电子显微镜(TEM)和拉曼光谱进行表征.并且在样品的拉曼光谱中,E2g1模式发生了一定的红移,这可能是由于原子插入层间所导致的变化.本文的研究对于实现MoS2在半导体行业的广泛应用具有推动作用，并为实现MoS2片晶的可控生产，具备优良的电子、光学性能并构成晶体管应用于集成电路中打下基础。

摘要： 本文以钼粉、双氧水为前驱体材料,和硫脲溶液反应,成功运用水热法合成了纯度较高的二硫化钼纳米片晶.产物的特性用X射线衍射(XRD)、能量色散谱(EDS)、透射电子显微镜(TEM)和拉曼光谱进行表征.并且在样品的拉曼光谱中,E2g1模式发生了一定的红移,这可能是由于原子插入层间所导致的变化.本文的研究对于实现MoS2在半导体行业的广泛应用具有推动作用，并为实现MoS2片晶的可控生产，具备优良的电子、光学性能并构成晶体管应用于集成电路中打下基础。

摘要： 本发明涉及纳米材料精细测量领域，具体来说，涉及一种碳纳米管手性关联电学、热学本征性质的微型测量装置。该装置主要由硅基片、介电层、金属电极等构成，硅基片具有一定的厚度并且中心区域有两个以上狭缝和通孔标记，介电层为氮化硅层，覆盖在硅基片表面；金属电极位于介电层上，且设有两个以上金属电极。采用本发明的装置，可实现在透射电镜下快速定位在狭缝上悬空的碳纳米管，并准确表征出碳纳米管的手性结构。借助装置上的金属电极和狭缝，可以利用拉曼光谱、源表等仪器对同一根确定手性的碳纳米管进行电学和热学性质的准确测量，从而建立碳纳米管手性与其电学、热学等性质的关联。

摘要： 本发明公开一种低温交/直流电学性质测试装置，包括导热铜板和样品托，样品托上设置第一弹片和第二弹片，第二弹片连接有导线，第二弹片的顶部设置有探针，样品托底部设置导热铜柱，将待测样件放置于样品托上，令四根导线与待测样件的四端电极相接触，令四根探针分别与四个第二弹片接触后，与探针连接的直流测试仪表能够表征待测样件的直流电学性能参数；当测试待测样件的交流电学性质前，令第一弹片与待测样件的顶电极相接，导热铜柱与待测样件底部的底电极相接触，通过交流测试仪表即可表征待测样件的交流电学性能参数；通过向导热铜板的空腔内通入低温干燥氮气实现待测样件处于低温环境中，通过控制氮气的流速实现控制温度的改变。

摘要： 本发明提供了一种用于测量铁基超导单晶面内电学性质的样品器件的制备方法。本发明的制备方法包括：将铁基超导单晶材料大幅减薄，在其平整的解理面上镀金，光刻并通过氩离子束刻蚀制作环形电极，再通过热蒸发仪喷镀绝缘层，光刻并制作第二层绝缘层作为电极保护层，最后通过光刻在保护层上制作引出电极图案，从而制备得到铁基超导微纳单晶测量器件。本发明以微纳加工技术作为基本工具，根据测量铁基超导单晶材料遇到的多种问题对电极方案进行了针对性改进。通过大幅减薄样品，制作电极并制作双层绝缘层电极结构，就可以得到铁基超导微纳单晶测量器件。这种完全基于微纳加工制备的器件能够解决测量铁基超导超导向列态时遇到的多种实验技术难题。

摘要： 本发明公开了一种电离辐射场所交流电学性质的实时测试装置及测试方法，包括PCB板、测试控制组件和铅砖盒，PCB板设置在辐射场所内，且待测对象固定在PCB板上，PCB板上设置有接线端子和测试端子，接线端子与测试端子电连接，测试端子与待测对象电连接；测试控制组件的测试数据端通过短线缆与PCB板的接线端子电连接；铅砖盒设置在辐射源内，且测试控制组件设置在铅砖盒内；本发明通过将待测对象固定在PCB板上，并通过测试端子、接线端子和测试控组组件的配合，使待测对象通电，同时通过铅砖盒对测试控制组件进行辐射屏蔽，可以将测试控制组件置于辐射源内，从而可以缩短连接线缆，避免出现长距离引线，从而可以对交流电学性能进行在线实时测试。

摘要： 本发明涉及一种平桥地区龙马溪组页岩电学性质实验室测量方法，包括以下步骤：步骤1）、将溶液室及岩心室抽真空；步骤2）、自吸饱和法并测量岩样的岩心电阻率；步骤3）、加压饱和法并测量岩样的岩心电阻率；记录每个岩样饱和度条件下的电阻率，计算电阻率参数。相比较于传统方式，本发明在不破坏页岩岩心的基础上，测量在升饱和过程中，各饱和度条件下岩石的电阻，直至岩样达到极限饱和状态。记录吸入溶液的体积和电阻，最后得出岩石电阻率参数——地层因素a，孔隙胶结指数m和饱和度指数n，从而有效得出页岩电阻率参数。

摘要： 本发明公开了一种随机银纳米线网络的线性和非线性电学性质仿真方法，该方法包括：步骤1，构建随机银纳米线网络微观模型；步骤2，利用图论思想和双节点模型对微观模型进行描述，得到其有向图矩阵表征；步骤3，根据图的连通性算法判断纳米线网络的连通性；步骤4，采用等效电路法/电网络理论，将纳米线网络有向图抽象成电网络模型；步骤5，借助HSPICE电路仿真工具，对纳米线网络电路模型进行电学仿真和分析。本发明能在随机银纳米线网络拓扑结构保持不变的情况下，将电阻电路模型和电阻‑忆阻器混合电路模型自由转换，实现同一随机银纳米线网络线性和非线性电学行为的精确模拟，可以指导随机银纳米线网络在实际应用中的设计和优化。

摘要： 本发明公开了一种随机纳米线网络拓扑分析和电学性质仿真方法，包括以下步骤：1、构建随机纳米线网络微观模型；2、利用图论思想和双节点模型对随机纳米线网络微观模型进行描述，得到其图的矩阵表征；3、对随机纳米线网络图进行拓扑分析；4、建立随机纳米线网络电路拓扑图，构建对应的网络支路导纳矩阵；5、借助节点电压法对其电网络分析计算。本发明提出一种更可靠、更完善的随机纳米线网络拓扑分析和电学性质仿真方法，考虑到段电阻、结电阻和隧道效应结电阻等基本物理量，能够对随机纳米线网络进行拓扑分析，并且采取系统化且自动化的方法来构造和求解电路方程，从而通过计算机实现随机纳米线网络电学性质的模拟与仿真。

摘要： 本发明提供了一种改变硒化锑薄膜电学性质的方法及硒化锑太阳电池，所述方法为通过磁控溅射法或热蒸发镀膜法在衬底上沉积一层金属层，然后利用近空间升华法在所述金属层上进行硒化锑的沉积，在沉积硒化锑时，调控衬底的温度在250~450°C，使金属层中的金属元素向硒化锑层扩散，从而形成硒化锑合金薄膜，实现对硒化锑薄膜电学性质的优化。本发明在薄膜沉积过程中，通过调控衬底温度，来制得结晶情况更优、缺陷密度更小、载流子浓度高的硒化锑合金薄膜，且该工艺方法操作简单，条件可控，其电学性质可调，适宜进一步推广与应用。

摘要： 本发明涉及一种基于光生载流子效应的拉曼光谱表征4H‑SiC电学性质方法，步骤如下：选用紫外激光进行激发，保证在被测4H‑SiC样品中能够激发出光生载流子；选择适配于紫外激光光路的物镜，光栅刻线密度，并设置光谱仪积分时间和累积次数的数值；设置能完全覆盖4H‑SiC一阶拉曼峰的光谱扫描范围；通过调节光路中的衰减片来改变到达被测4H‑SiC表面的激光功率强度，分别选取不同激光功率对4H‑SiC样品进行拉曼光谱测试，得到不同激光功率激光激发条件下LOPC模对应的拉曼光谱实验数据；进行数学拟合；通过载流子浓度与激光功率之间的线性关系式计算得到被测4H‑SiC无光生载流子产生时的本征载流子浓度数值。

摘要： 本发明的一种调控La2Ti2O7电学性质的方法属于高压调控电学性质技术领域，是在室温条件下，在金刚石对顶砧中进行的，在金刚石对顶砧上布置两根电极，将样品添加在金刚石对顶砧密封样品腔内，启动金刚石对顶砧装置使样品腔内部压力逐步增大，进行原位阻抗谱测试，并通过等效电路拟合得到La2Ti2O7电学参量随压力的变化曲线。本发明提供了一种可以调控La2Ti2O7电学性质的新方法，以满足不同压电元件的对材料不同电学性质的需求，为La2Ti2O7在电子元器件制造技术领域上的应用提供了新方向。