一、渐变异质结在HB-LED器件中的应用以及实现技术（论文文献综述）
刘传洋[1]（2020）在《基于Al预淀积与复合AlN成核层技术的高性能AlGaN/GaN异质结及其SBD器件研究》文中认为氮化镓（Gallium Nitride:GaN）具有禁带宽度大、击穿电场高、热导率高、电子饱和速率高等优越性能,还能与氮化铝（Aluminum Nitride:AlN）或氮化铟（Indium Nitride:In N）等其它Ⅲ族氮化物形成直接禁带半导体合金材料,禁带宽度可从0.65到6.2 e V之间任意调节,在光电器件和电子器件等领域扮演着极其重要的角色。此外,Ⅲ族氮化物具有很强的压电极化和自发极化效应,使得AlGaN/GaN等Ⅲ族氮化物异质结在非故意掺杂时也会在界面处产生高密度、高迁移率的二维电子气（Two Dimensional electron gas:2DEG）,因而具有更加优异的电学性质,非常适合高频率、大功率电子器件的开发。为满足消费电子系统对高效率紧凑型电力电子器件的需求,基于蓝宝石衬底的高效率GaN电力电子二极管成为业界重点关注的路径之一。然而近三十年来蓝宝石基GaN外延材料主要围绕低电压的光发射二极管（Light Emitting Diode:LED）等光电器件,用于研制横向肖特基二极管（Schottky Barrier Diode:SBD）时,存在材料位错密度偏高、缓冲层耐压不足等问题,严重影响GaN横向SBD器件的性能。在此背景下,本文围绕高性能GaN横向SBD器件研制的需要,从提高AlGaN/GaN异质结材料的生长质量出发,对蓝宝石基AlGaN/GaN异质结生长的Al预淀积技术、磁控溅射AlN成核层及复合AlN成核层技术等进行了深入的研究。在此基础上,还采用先进的器件制造工艺,在磁控溅射AlN成核层及复合AlN成核层的AlGaN/GaN异质结材料上制作了横向SBD器件,并对不同的AlGaN/GaN异质结横向SBD器件进行了系统的研究,取得的主要成果如下:1.为降低AlGaN/GaN异质结材料的位错密度,本文对AlN成核层初始生长阶段的Al预淀积技术进行了深入的研究。借助对应的AlN成核层对比样品以及原子力显微镜（Atomic Force Microscopy:AFM）、高分辨率X射线衍射（High Resolution X-Rays Diffraction:HRXRD）、霍尔效应等测试分析技术,揭示了Al预淀积时间对AlGaN/GaN异质结生长质量影响的内在机制,获得了Al预淀积时间的最优生长工艺参数。在最优Al预淀积时间3s下生长的蓝宝石基AlGaN/GaN异质结在螺型、刃型及总位错密度显着下降到1.69×108、1.49×109和1.66×109 cm-2的同时,还得到了粗糙度低至0.312 nm的平滑表面以及2DEG迁移率、2DEG面密度及方块电阻分别达到1808.9 cm2/V·s、1.25×1013 cm-2和279.9Ω/□的良好电学性能,晶圆方阻均匀性偏差也降低到0.65%。2.针对磁控溅射AlN成核层能显着提高蓝宝石基GaN材料生长质量的特性,本文结合传统的原位AlN成核层技术,创新性的提出了磁控溅射AlN/原位AlN复合成核层技术,并对不同复合成核层结构下的AlGaN/GaN异质结生长进行了系统研究。基于磁控溅射AlN/原位AlN复合成核层结构生长的AlGaN/GaN异质结在刃型和总位错密度大幅下降到6.02×108及6.33×108 cm-2的同时,还具有粗糙度低至0.109 nm的光滑平整表面,2DEG迁移率、2DEG面密度及方块电阻分别达到2038.56 cm2/V·s、8.17×1012 cm-2和374.9Ω/□。针对不同AlGaN/GaN异质结中位错密度变化特征,结合AFM、HRXRD、光致发光（Photoluminescence:PL）、阴极荧光（Cathodoluminescence:CL）、透射电子显微镜（Transmission electron microscope:TEM）、拉曼以及霍尔效应等测试分析结果,提出了不同AlN成核层结构的AlGaN/GaN异质结生长中的位错湮灭机制。3.针对应用于电子器件领域的蓝宝石基AlGaN/GaN异质结生长的磁控溅射AlN成核层技术研究较为缺乏的现状,本文基于低损伤凹槽刻蚀、低功函数W金属肖特基接触等先进电子器件制造工艺,在磁控溅射AlN成核层的AlGaN/GaN异质结材料上研制了高性能凹槽阳极SBD器件。制备的SBD器件具有低至0.275 V开启电压、高达333.8m A/mm@+3 V正向电流以及6.1Ω·mm微分导通电阻等出色的正向特性,还具有低至10μA/mm@-100 V反向漏电与高达1950 V反向耐压等良好的反向特性,而温度上升100 K时,正向电流仅下降25%,反向漏电只增加5.4倍。4.研究了复合AlN成核层结构对凹槽阳极AlGaN/GaN异质结横向SBD器件的影响。磁控溅射AlN/原位低温加高温AlN的复合成核层的AlGaN/GaN异质结制作的SBD器件在保证低开启电压的基础上,将+3 V偏置下的正向导通电流提升了12%,反向耐压从1950V提高到了2250 V。SBD器件性能的提升同样验证了磁控溅射AlN/原位低温加高温AlN的复合成核层有助于进一步提高AlGaN/GaN异质结材料的生长质量。综上所述,本文针对基于Al预淀积与复合AlN成核层技术的高质量AlGaN/GaN异质结材料生长、高性能凹槽阳极横向SBD器件制造以及复合AlN成核层结构对AlGaN/GaN异质结SBD器件的影响等进行了全面系统的研究,大幅度提升了蓝宝石衬底上生长的AlGaN/GaN异质结材料及其SBD器件的研究水平。本文取得的多项成果对后续电子器件的研究具有重要的指导意义和参考价值。
潘洪英[2]（2020）在《InGaN太阳电池光电性能的模拟研究》文中研究说明InGaN材料以非常优秀的光伏特性引起了广泛的关注,其具有0.65～3.42 eV可调的带隙,高吸收系数,高抗辐射能力等优点,使InGaN太阳电池具有巨大的发展前景。故本文对InGaN太阳电池进行了较为系统的研究和分析,取得的主要研究成果如下:1、采用数值模拟的方法,从太阳电池的收集效率、I-V特性、内建电场和载流子输运等方面进行分析,研究了各个参数对InGaN p-i-n同质结太阳电池性能的影响规律及其内在机理。模拟结果表明虽然少数载流子寿命越长,电池的转换效率越高。但是对于低铟组分,器件内部光生载流子不足同样限制了太阳电池转换效率。当铟含量为60%左右时,转换效率达到最大值。当前表面复合速率大于104 cm/s,电池效率会急剧下降,而背表面复合速率即使高达107cm/s也对电池转换效率没影响。还发现InGaN电池达到最佳转换效率的各参数会随着铟（In）组分（x）的不同而不同。对于低In组分的InGaN电池,p型掺杂浓度可以更低,p层厚度也可以更薄。p层空穴浓度的增加会使InGaN太阳电池转换效率先增加后略微下降。当p层空穴浓度很低时,收集效率降低以及串联电阻增大共同导致了转换效率降低。模拟结果还表明,p层厚度越薄,沿平行于pn结的载流子横向输运的比重逐渐增大;同时横向输运的截面积减小,p层载流子横向输运受到的阻碍就越大。随着p层厚度的减薄,p层横向串联电阻的增大是导致转换效率降低的主要原因。2、在同质结的基础上对InGaN异质结太阳电池进行模拟优化分析。在模拟优化的过程中发现p-GaN/i-In0.6Ga0.4N/n-GaN异质结太阳电池的光电转换效率非常低是由于其异质界面存在陡峭的界面势垒,导致光生载流子大量复合。通过在GaN与In0.6Ga0.4N之间插入In组分梯度为5%的In组分渐变层,异质结电池的短路电流密度由0提高到27.6 mA/cm2。优化后的渐变层异质结太阳电池转换效率高于同质结太阳电池,而且随着In组分的增加,渐变层异质结太阳电池的转换效率与同质结太阳电池的转换效率的差值越大。在对异质结太阳电池进行优化的过程中还发现:当前表面复合速率非常大时,渐变异质结太阳电池的转换效率不会随着前表面复合速率的增大而急剧降低,异质结太阳电池比同质结太阳电池对前表面缺陷更不敏感。3、分析了温度和太阳数对In0.35Ga0.65N/GaN多量子阱（MQWs）太阳电池光电性能的影响,测试结果表明温度越高,In0.35Ga0.65N/GaN MQWs太阳电池的转换效率越低;结果还表明随着太阳数从1个减少到0.03个的过程中,MQWs太阳电池转换效率的降幅为15.6%,而同等测试条件下硅太阳电池转换效率的降幅达到了 31.1%。MQWs太阳电池比Si太阳电池具有相对更好的弱光响应。此外,转换效率会随着In0.15Ga0.85N/GaNMQWs太阳电池的电致发光下（EL）主波长的增加（444 nm至452 nm）而增大。
李丽[3]（2020）在《p-Si/V掺杂ZnO光探测器的构建及其光响应性能的研究》文中提出目前,新兴的二维材料在光电过程的调控方面显示出巨大的潜力,然而对具有铁电性的二维材料研究很少。铁电材料是一种具有自发极化、且自发极化的方向可随着外电场方向而改变的材料,它的极化电荷会对界面处的能带结构产生影响,因此具有铁电性的二维材料在光电器件上也具有广阔的应用前景,结合压电光电子学效应也会带来潜在的功能特性。本论文通过水热法制备了钒（V）掺杂氧化锌（ZnO）（V-ZnO）纳米片,并构建了p-Si/V-ZnO异质结光探测器,深入研究了铁电性以及铁电耦合压电光电子学效应对于p-Si/V-ZnO光探测器光响应性能的影响。首先,通过水热法合成了掺杂1 mmol%V的具有铁电性的V-ZnO纳米片并构建了p-Si/V-ZnO光探测器。用442 nm的激光照射光探测器时,当功率密度为10 m W/cm2时,在+1 V正向偏压下,光探测器在无应变条件下的光响应性能R为61.6 m A/W;在-0.20‰压缩应变时,光响应性能R提升到120.3 m A/W。在同样的条件下,施加-0.20‰压缩应变时,不具有铁电的p-Si/ZnO光探测器的光响应性能R只有35.1 m A/W。通过引入铁电和压电光电子学效应,可以改善电流的整流特性,并在较宽的光谱范围内增强异质结的光响应性能。为了进一步增强V-ZnO纳米片的铁电性,合成了掺杂2 mmol%V的具有铁电性的V-ZnO纳米片并构建了p-Si/V-ZnO光探测器。用442 nm的激光照射时,当功率密度为10 m W/cm2时,与非铁电性的p-Si/ZnO光探测器相比,具有铁电性的p-Si/V-ZnO光探测器在+1 V偏压下的光灵敏度R从13 m A/W增强到72.38m A/W,大约提高了5.5倍;用1064 nm的激光照射时,当功率密度为3 m W/cm2时,与非铁电性的p-Si/ZnO光探测器相比,具有铁电性的p-Si/V-ZnO光探测器在+1 V偏压下的光灵敏度R从70 m A/W增强到828 m A/W,大约提高了12倍,当功率密度为0.48 m W/cm2时,光响应性能R可达到最大值2.7 A/W,D*可达到最大值9.4×1011 Jones。即使在-1 V偏置电压下,铁电性也能改善光响应性能。实验结果表明,由于V-ZnO纳米片在施加的外部电场下存在有序排列的铁电自发极化电荷,因此可以直接有效地调制结界面的能带结构,从而大大提高了光生电子-空穴对的产生,分离和传输效率。证明了通过铁电自发极化对结界面处的能带结构进行直接调制的可行性,为能带工程提供了新的视角。
于宇[4]（2019）在《基于红外胶体量子点的异质结光电探测器研究》文中认为基于传统半导体材料（诸如:硅、锗、铟镓砷等）的光电探测器制作成本昂贵,且仅仅可以用于制作小面积的平面芯片。基于液相合成等成本低廉的非传统方法进行制备的胶体量子点半导体材料的出现为制作高性能及柔性电子器件提供了可能。通过构建异质结,可以实现将两种或两种以上具有不同能级的材料整合在一个复合材料系统中。为研发基于红外胶体量子点的宽光谱探测、超快响应以及高探测灵敏度的光电场效应晶体管,本论文采用红外胶体量子点（包括PbS、PbSe和Cu In Se2量子点）同新型钙钛矿薄膜材料、新型二维材料以及新型钙钛矿量子点材料复合构建半导体异质结的方式,从材料、器件结构以及光敏物理机制三个方面着手展开研究工作。本论文的主要工作包括以下内容:1.分别针对提升光电场效应晶体管的性能包括探测波长范围、响应时间和响应度等,结合红外胶体量子点的材料优势通过构建异质结,研究了CH3NH3Pb I3钙钛矿薄膜材料同PbSe胶体量子点构建异质结型宽光谱光电场效应晶体管。此种器件表现出了双极性的工作特征和具有较宽的光谱探测范围（300nm～1500nm）。研究了基于二维材料WS2和PbS量子点异质结型快响应光电场效应晶体管。器件表现为快响应特性,在异质结内建电场作用下响应时间为～200μs。进而利用量子点的量子限域效应所具有的强光吸收特性,研发了基于Cs Pb Br3/PbS异质结高探测灵敏度型光电场效应晶体管。此探测器的响应度高达4.5×105A/W,这要比单材料体系构建的器件所对应的响应度高三个数量级。2.为进一步提升器件性能,通过优化器件结构,研究了基于无铅基钙钛矿Cu In Se2量子点自驱动等离子增强型光电场效应晶体管。器件具有自供电的的多波长响应特性,尤其是对于405nm、532nm和808nm的光辐射敏感。考虑到Au纳米颗粒修饰后的局域表面等离子体共振增强（LSFR）效应,可以进一步降低探测器的暗电流,提高器件响应度。此外,研究了基于全无机Cs Pb Br3钙钛矿量子点和红外PbS量子点构建的异质结垂直沟道型光电场效应晶体管,此器件实现了宽光谱快速响应。3.针对光电探测器在阵列成像方面的应用,研究了用于多波段光传感和实时成像的异质结型探测器阵列。选用低成本的溶液方法合成的Cs Pb Br3钙钛矿胶体量子点与PbS胶体量子点构建异质结,并将其作为探测器的光敏层,制作了10×10=100个结构单元的探测器阵列,利用可编程逻辑控制器（PLC）控制继电器阵列搭建了实时成像测试系统,实现了实时阵列成像的功能。
严霏[5]（2019）在《氮化镓基毫米波/亚毫米波肖特基势垒二极管工艺研究》文中指出毫米波/亚毫米波频段在现代无线通信中具有显着的优势,近年来毫米波/亚毫米波段的器件和模块发展迅速。而在这个频段的电路系统中,肖特基二极管有着十分广泛的应用。不论是在集成电路接收系统中的混频器,还是在固态源组件中的倍频器,肖特基二极管都处于主流地位。随着毫米波/亚毫米波技术的发展,需要更高频率、高功率的组件来满足需求,要求肖特基二极管的功率和频率处理能力提高。氮化镓材料由于其具有宽禁带以及高击穿电压的特点,被广泛应用在各类高频高功率器件。氮化镓基肖特基二极管作为宽禁带半导体器件代表之一,一直是人们研究的热点。关于氮化镓基肖特基二极管的研究主要集中在两个方面,一方面是提高反向击穿电压降低泄漏电流,另一方面是提高截止频率。本文的研究工作是如何提高氮化镓基肖特基二极管的截止频率。截止频率和肖特基二极管的串联电阻以及零偏压电容成反比,因此一般通过提高AlGaN层的Al组分来降低串联电阻或者减小阳极接触面积来降低零偏压电容,从而提高截止频率。但是随着应用需求的不断提高,不能一味的通过提高Al组分或者减小阳极接触面积来提高截止频率。本文从降低器件串联电阻来提高截止频率方面,提出了用Al组分渐变的AlGaN层替换原来Al组分恒定的AlGaN层,将原来被局限在AlGaN/GaN异质结界面附近三角势阱中的极化电荷向AlGaN一侧展宽,明显的增加了异质结中的高电导区域,减小了串联电阻,从而有效提高肖特基二极管的截止频率。本文的研究工作主要分为两个部分。第一部分是肖特基二极管器件仿真,仿真Al组分渐变的肖特基二极管和Al组分恒定的肖特基二极管,分别计算出能带结构和IV特性,验证仿真结构的正确搭建。再对比研究这两种器件的串联电阻,验证了Al组分渐变结构的肖特基二极管串联电阻低于Al组分恒定的肖特基二极管。第二部分是实验验证,分别外延生长Al组分渐变结构和Al组分恒定结构的外延片,通过高分辨率X射线衍射、场发射扫描电子显微镜、原子力显微镜、拉曼光谱以及霍尔效应测试对外延片进行表征分析。然后进行肖特基二极管工艺的制作,本文中为了防止复杂电极结构的肖特基二极管寄生参数过大影响对串联电阻的计算研究,所以选择制作尺寸较大、结构较为简单的平面结构,有效的降低了工艺的难度。再进行I-V和C-V测试,提取了串联电阻和零偏压电容,计算了截止频率。结果表明Al组分渐变结构的肖特基二极管串联电阻更低,截止频率更高,验证了本文中提出的可以采用Al组分渐变的AlGaN层替换原来Al组分恒定的AlGaN层来提高肖特基二极管截止频率这一研究目标。最后在Al组分渐变和Al组分恒定的异质结外延片上进行了毫米波/亚毫米波段GaN基肖特基二极管流片实验,设计了详细的版图并总结了流片实验结果。
谢子锋[6]（2019）在《二维半导体材料InSe基范德华异质结的第一性原理研究》文中研究说明石墨烯的成功制备,引发了人们对二维材料的研究兴趣。二维材料由于结构独特,性能优异,人们普遍认为在未来电子和光电子领域有无穷的应用潜力。但是,单一的二维材料或多或少有一定的性能缺陷。随着各国科研工作者的不断深入研究,人们发现将两种二维材料堆叠构建出范德华异质结可以避免单一材料的缺陷,同时表现出一些新颖的性能。因此,对于二维材料范德华异质结的研究已经是目前研究的热点之一。本文我们借助材料模拟软件Materials Studio建立模型,采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了InSe/arsenene异质结和InSe/h-BN异质结的结构和光电性质。具体研究成果如下:（1）首先,研究了单层二维半导体材料InSe和arsenene,以及将两种材料堆叠构建出InSe/arsenene异质结的能带结构,电荷密度和光学性质等。计算表明,InSe/arsenene异质结带隙大小为0.876 eV,该值均小于单层InSe和arsenene的禁带宽度。异质结带隙类型为直接带隙,直接带隙的特点可以有效的提高光致发光效率。从能带排列图可以看出,InSe/arsenene双层结构形成了type-II型范德华异质结,有利于光生电子-空穴对的分离。光学性质研究表明InSe/arsenene异质结显示出更强的紫外光吸收和部分可见光的吸收,并具有较高光学吸收强度。这些结果表明InSe/arsenene异质结在未来微型光电子器件领域有一定的应用价值。（2）其次,考虑到异质结在实际应用中总会受到外界条件的调控,我们研究了外加电场和单轴应变对InSe/arsenene异质结性质的影响。计算结果表明,外部电场和单轴应变可以有效地调节InSe/arsenene异质结性质。当施加外部电场时,异质结经历从半导体到金属的转变,由于内建电场的存在,正负电场对带隙有着不同的影响。当施加单轴应变后,相比于压缩应变,异质结可以承受更大的拉伸应变,同时发生直接间接带隙的转变。带隙随应变的增加线性减小,施加相同大小应变时,Y方向应变获得更大的带隙值。研究发现当在Y方向施加压缩应变,特别是应变ε﹤-2%时,异质结可以维持较高的载流子迁移率,同时保持直接带隙特点。在外电场和应变的调控下,InSe/arsenene异质结能够表现出优异的性能,进一步证明了其应用潜力。（3）最后,我们计算和分析了三种InSe/h-BN异质结的结构和电子性质。研究发现InSe/h-BN异质结具有间接带隙特点,并且价带顶和导带底的贡献均来自于InSe,差分电荷密度表明体系中没有明显的电荷交换。通过体系能带结构,我们发现h-BN层对单层InSe有着明显的调控效应。对比纯粹应变调控下单层的InSe的能带结构,发现h-BN对InSe能带结构的调控效应实际上是由InSe和h-BN之间的相互作用而诱导的晶格应变引起的。我们的研究结果表明,单层InSe沉积或生长在不同h-BN片上可以获得不同的晶格应变,实现对单层InSe能带结构的有效调控。这一发现为实现在原子精度定向改变硒化铟的带隙提供一定的理论指导。
雒璐[7]（2018）在《应变调控压电半导体器件的理论研究》文中研究表明压电半导体材料结合了半导体特性和压电特性,使得压电半导体器件具有独特的性质—利用材料的压电效应,通过施加外界应力产生压电电荷,不仅可以将机械能转换成电能,而且可以将应力与应变信号转换为电信号输出。从而可以通过力电耦合,基于压电半导体材料,设计和制备一系列新型应变传感与能量转换器件,尤其是具有高性能特征的纳米结构压电半导体器件。因此目前在压电半导体材料的研究与应用中,对于力电耦合的研究与应用,主要着眼于具有应变高灵敏度的纳米结构的压电半导体材料和器件结构的研究。同时具有压电特性和半导体特性的压电半导体纳米材料、纳米器件研究,成为纳米技术研究的热点和交叉前沿领域。实验与理论研究发现,纳米结构压电半导体材料,如纤锌矿结构的氧化锌、氮化镓等,可以作为新型传感[1]与换能器件[2],尤其可以用于设计高灵敏度、超低功耗的传感与换能器件,特别是在柔性电子学[3]、可穿戴设备研究[4]、物联网无线传感[5]等多功能、低功耗领域有着巨大的应用潜力。在实验与理论研究基础上,压电半导体器件应用在纳米技术前沿领域诞生了新的交叉应用学科—压电电子学。压电电子学是研究压电半导体材料纳米或量子器件中,外界应力高效调控载流子输运、量子输运等特性,并且用应变导致的材料特性变化增强其应变灵敏度,这是在纳米尺度上应用力电耦合作用的一门独特的交叉学科,并且可以为非线性耦合的物理研究提供一个新的平台。压电电子学的力电耦合作用结合了压电理论与半导体理论,使得其在纳米机器人[6],人机交互系统[7],发光二极管[8],光电池[9],太阳能电池[10]等领域存在重大的潜在应用价值,大大地拓宽了传统压电材料研究与应用领域,而且一系列新型器件,如纳米发电机[11],纳米压电电子学传感器[12],纳米能源包[13]等显示出巨大应用前景。本论文内容主要包括:1、基于适合构造高灵敏度应变调控压电半导体传感器件的PN结,金属压电半导体接触,以一维氧化锌纳米线压电半导体器件为例,描述了压电电子学理论。2、基于压电电子学理论,研究了压电半导体PIN结的电流电压特性、频率特性等。由于PIN结的独特结构,其具有从低频到高频的广泛应用,其中主要包括在射频电路和高频微波电路的应用。本论文做了压电半导体PIN结在光电探测器,发光二极管中的压电调制特性的研究,并在此基础上讨论了压电半导体PIN二极管微波器件模型,通过分析电容和电阻得到高频特性在压电调控下的变化。3、研究了应变产生压电电场调控压电半导体隧道二极管的规律,即压电隧道二极管的压电调制特性。隧道二极管不同于普通的二极管,它的工作机制是量子隧穿,我们可以通过外界应力调控压电隧道二极管中电子的隧穿过程,使得压电隧道二极管在红外整流天线中的性能更加灵敏。我们研究压电半导体器件,得出了应变产生的压电电荷影响器件结区载流子分布和运动、压电势影响界面能带弯曲和势垒高度,从而可以通过应变来调控压电半导体器件的电学特性和光学特性。这个工作的意义是为设计高灵敏度、低功耗的新型电子器件提供理论基础。
张骏[8]（2017）在《非极性面ZnO/AlGaN异质结紫外LED材料生长与器件特性研究》文中进行了进一步梳理氧化锌（ZnO）材料是第三代宽禁带半导体之一,拥有较宽禁带宽度3.37 eV及直接带隙的能带特点,在发光二极管和半导体激光器等光电器件领域具有广阔的应用前景;其激子束缚能高达60 meV,具有实现室温激射的巨大潜力。然而至今,ZnO材料离实用化水平仍有一定距离,尚有两个的障碍需要克服。其一,ZnO材料稳定可靠可重复的p型掺杂一直难以实现,致使ZnO光电器件受其严重限制;其二,沿c方向生长的ZnO材料内部存在巨大的自发极化和压电极化效应,导致ZnO基光电器件的量子效率较低。针对以上两个现存问题,本文制备了有源区为非极性a面n-ZnO/p-AlGaN异质结的ZnO基紫外LED,通过沿着非极性a方向进行材料的外延生长以规避极性材料中大的极化电场,同时选择与ZnO同结晶特性的AlGaN材料体系作为p型材料提供空穴。另外,非极性a面材料拥有电学、光学性质生长面内各向异性的特点,非常适合制备偏振敏感的光电器件。本论文在ZnO/AlGaN异质结LED结构设计、p型AlGaN生长工艺优化、n型ZnO材料质量改善、器件制备及性能表征等方面展开研究,最终实现了 ZnO材料的光电器件应用,本文的研究为ZnO基偏振LED的制备提供了理论和实验基础。本文具体研究内容如下:（1）对非极性a面ZnO基异质结紫外LED结构进行理论设计。通过研究异质结能带结构与电子输运规律,构建了非极性a面n-ZnO/i-ZnO/p-AlGaN这种p-i-n型的异质结紫外LED。通过p型AlGaN替代p型GaN作为空穴注入层,增强电子限制能力;另一方面,使用i型ZnO插入层,将发光区域进一步限制在ZnO层,以实现非极性a面ZnO层的发光。（2）研究了 r面蓝宝石衬底氮化对于非极性a面氮化物材料生长的影响,通过建立模型对影响机制进行详细阐述;研究了非极性a面AlN材料生长温度对材料晶体质量的影响;通过优化多种工艺参数,获得了高质量的非极性a面GaN模板。（3）在非极性a面AlGaN材料生长中引入SiNx原位掩埋技术以减少穿透位错和堆垛层错密度。通过优化SiNx的生长时间,有效改善了非极性a面AlGaN材料的晶体质量,通过建立模型对SiNx原位掩埋上非极性a面AlGaN材料的生长机理进行阐述。（4）利用MOCVD技术,通过优化生长温度、Ⅴ/Ⅲ比、有机源流量、退火温度等生长工艺参数,成功实现了非极性a面p型AlGaN材料,为非极性a面ZnO基异质结紫外LED提供了合适的空穴注入层。（5）利用PLD技术,探索了不同模板对于非极性a面ZnO材料生长的影响;成功制备了非极性a面n型ZnO材料;在不同模板上生长了非极性a面MgZnO材料,探究了非极性a面MgZnO材料中的载流子局域化效应。（6）制备了非极性a面n-ZnO/i-ZnO/p-AlGaN异质结紫外LED器件;详细研究了 i型ZnO插入层对器件性能的影响;探索了在反向驱动下,异质结紫外LED器件的发光机制;通过偏振EL及PL测试对异质结紫外LED器件光学各向异性进行表征,发现其EL及PL偏振度分别为0.23和0.33。
王泽恒[9]（2017）在《硅基GaN功率MISFET新结构研究》文中认为由于GaN能和AlGaN等多元合金形成异质结并在异质结界面形成高迁移率的二维电子气（2DEG）且具有高禁带宽度,所以第三代半导体GaN异质结器件在高功率、高频应用中具有极大优势而受到了广泛研究。为了更好地兼容传统硅器件工艺平台而降低成本,硅基氮化镓（GaN-on-Si）增强型AlGaN/GaN功率金属绝缘层半导体场效应晶体管（MISFET）是目前研究的重点。为了解决传统增强型器件过度依赖精确度不高的干法刻蚀工艺这一问题,本文围绕设计结构、构造模型、仿真优化三个方面对硅基GaN功率MISFET新结构进行了研究,主要内容如下:（1）分析传统增强型AlGaN/GaN功率MISFET实现方法,对利用凹槽栅、p帽层、F离子处理等实现增强型性能的手段进行讨论,针对一种解决了批量生产阈值稳定性差、亚阈区斜率过高等问题且避免了使用难以激活的p型材料的新型栅调制金属-二维电子气隧穿器件进行了细致分析。（2）为了解决传统异质结器件的缺陷,以及进一步地优化栅调制隧穿器件性能,首先,本文提出并详细研究了侧槽栅隧穿场效应管（SG-TFET）新结构,其次,沿着SG-TFET的思路提出了浅场板集成栅（SFG）技术与一种配套的高温快速刻蚀制备工艺,并在此基础上提出了浅场板集成栅场效应管（SFG-FET）、半槽型阳极整流器（SHA-FER）等新结构,另外,通过SFG技术也提出了一种新型伽马型阳极肖特基阳极二极管（GA-SBD）,实现了超低开启电压与高阻断特性的结合。本文通过数学物理方法深入分析并细致仿真了这几种全新的增强型器件结构,对其电流输运机理进行了细致探讨,建立了SG-TFET、SFG-FET与GA-SBD的电流电压模型,证明了这几类器件中的三极管具有低亚阈区摆幅,而所有新器件均具有凹槽工艺的高度容错性（或完全避免了凹槽刻蚀）,且具有高电流输运能力、有功能集成等特点。
余宏萍[10]（2015）在《宽禁带III族氮化物极化特性的研究》文中提出以GaN为代表的宽禁带III族氮化物在高能、高频、功率以及光电器件中有重要的应用的价值。由于晶体结构中心不对称,材料中存在着强的自极化效应。基于此,本文主要研究宽禁带III族氮化物的极化特性,以及极化效应在宽禁带III族氮化物基器件中的应用。首先,本文介绍了第一性原理计算方法和理论模型,利用CASTEP软件包基于第一性原理计算,研究了GaN和AlGaN的能带结构以及电子态密度。分析了价电子处在的能级位置。利用DOML软件包基于第一性原理计算,研究了GaN/AlN超晶格中极化效应对电子态密度以及电荷分布的影响。在极化效应的作用下,Ga原子处于价带底的3d态电子跃迁到上价带顶和导带中。在异质结的结面处,出现了正电荷和负电荷堆积现象。通过自洽求解薛定谔方程和泊松方程,研究了极化效应对AlGaN/GaN异质结中二维电子气的作用。无需杂质掺杂,利用极化诱导掺杂获得了浓度为1019cm-3量级的二维电子气。总结了不同Al组分和不同AlGaN薄膜厚度,极化诱导二维电子气浓度和分布变化的规律。深入的研究了极化诱导掺杂提高宽禁带III族氮化物掺杂效率的问题。无需杂质掺杂,沿[0001]晶向方向,线性的增加AlGaN薄膜Al的组分,获得了电子浓度达到1019cm-3量级的n型AlGaN薄膜。无需杂质掺杂,在Si衬底上制备出具有二极管电学特性的极化诱导掺杂的高Al组分AlGaN基PN结。最后运用Silvaco软件中的ATLAS半导体器件仿真器,分析了极化效应对AlGaN基紫外LED发光效率的影响。由极化效应产生的极化电场,导致能带弯曲,电子空穴波函数空间分离,溢出电流增加。对N-face AlGaN基紫外LED的光学特性和辐射光谱进行了研究,并与Ga-face AlGaN基紫外LED对比。在N-face AlGaN紫外LED中引入了阶梯结构的电子注入层。通过分析光谱、电流-输出光功率特性曲线、能带结构图以及载流子辐射复合速率,结果表明相对于Ga-face的紫外LED,N-face的紫外LED具有更好的光学性能,阶梯结构的电子注入层可以有效的降低溢出电流,提高紫外LED的发光效率。
二、渐变异质结在HB-LED器件中的应用以及实现技术（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、渐变异质结在HB-LED器件中的应用以及实现技术（论文提纲范文）
（1）基于Al预淀积与复合AlN成核层技术的高性能AlGaN/GaN异质结及其SBD器件研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号对照表 |
| 缩略语对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景与意义 |
| 1.2 GaN材料生长技术研究进展 |
| 1.3 GaN功率电子器件的研究进展 |
| 1.4 AlGaN/GaN异质结SBD器件的研究进展 |
| 1.5 课题研究内容及章节安排 |
| 第二章 AlGaN/GaN异质结物理基础及其MOCVD生长表征技术 |
| 2.1 AlGaN/GaN异质结物理基础 |
| 2.1.1 AlGaN/GaN异质结中的极化效应 |
| 2.1.2 AlGaN/GaN异质结中2DEG低场迁移率物理基础 |
| 2.2 AlGaN/GaN异质结材料生长的MOCVD技术简介 |
| 2.3 AlGaN/GaN异质结材料的主要表征测试技术 |
| 2.3.1 高分辨率X射线衍射分析 |
| 2.3.2 拉曼光谱分析 |
| 2.3.3 光致发光光谱分析 |
| 2.3.4 阴极荧光分析 |
| 2.3.5 原子力显微镜分析 |
| 2.3.6 透射电子显微镜分析 |
| 2.3.7 霍尔效应分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 蓝宝石基AlGaN/GaN异质结生长的Al预淀积技术研究 |
| 3.1 蓝宝石基GaN材料生长的Al预淀积技术研究意义 |
| 3.2 基于Al预淀积技术的蓝宝石基AlGaN/GaN异质结生长工艺流程 |
| 3.3 Al预淀积时间对AlGaN/GaN异质结材料特性的影响 |
| 3.4 Al预淀积时间对AlGaN/GaN异质结电学特性的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 基于磁控溅射AlN及复合AlN成核层的AlGaN/GaN异质结生长研究 |
| 4.1 磁控溅射AlN模板上生长AlGaN/GaN异质结材料的研究意义 |
| 4.2 基于磁控溅射AlN及复合AlN成核层的AlGaN/GaN异质结生长工艺流程 |
| 4.3 复合AlN成核层结构对AlGaN/GaN异质结材料特性影响 |
| 4.4 复合AlN成核层结构对AlGaN/GaN异质结电学特性影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 基于磁控溅射AlN成核层的AlGaN/GaN异质结横向SBD器件研究 |
| 5.1 研制AlGaN/GaN异质结横向SBD器件意义 |
| 5.2 SBD器件物理基础 |
| 5.2.1 肖特基势垒及其影响因素 |
| 5.2.2 肖特基接触的电流输运特性 |
| 5.3 磁控溅射AlN成核层的AlGaN/GaN异质结凹槽阳极横向SBD器件研究 |
| 5.3.1 凹槽W接触阳极AlGaN/GaN异质结横向SBD器件制备工艺 |
| 5.3.2 磁控溅射AlN成核层的AlGaN/GaN异质结横向SBD器件分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 基于复合AlN成核层的AlGaN/GaN异质结横向SBD器件研究 |
| 6.1 欧姆接触特性分析 |
| 6.2 不同复合AlN成核层的AlGaN/GaN异质结材料制备的SBD器件分析 |
| 6.2.1 磁控溅射AlN/原位高温AlN复合成核层的AlGaN/GaN异质结横向SBD器件分析 |
| 6.2.2 磁控溅射AlN/原位低温加高温AlN复合成核层的AlGaN/GaN异质结制备的横向SBD器件分析 |
| 6.3 复合AlN成核层结构对AlGaN/GaN异质结横向SBD器件的影响 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（2）InGaN太阳电池光电性能的模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 太阳电池简介 |
| 1.2 InGaN太阳电池研究背景及意义 |
| 1.3 InGaN太阳电池国内外研究现状 |
| 1.4 InGaN太阳电池工作原理及重要参数 |
| 1.5 本论文结构安排 |
| 第2章 数值仿真软件及物理模型 |
| 2.1 模拟软件简介 |
| 2.1.1 Silvaco TCAD ( Technology Computer Aided Design)简介 |
| 2.1.2 ATLAS简介 |
| 2.2 数值仿真基本参数模型 |
| 2.2.1 基本方程 |
| 2.2.2 光学模型 |
| 2.2.3 InGaN能隙模型 |
| 2.2.4 InGaN电子亲和势 |
| 2.2.5 InGaN材料迁移率模型 |
| 2.2.6 极化效应 |
| 2.2.7 复合模型 |
| 2.2.8 其他物理参量 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 相关参数对InGaN p-i-n同质结太阳电池性能的影响机理研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 仿真细节以及参数的选择 |
| 3.3 仿真结果与讨论 |
| 3.3.1 In组分和少子寿命对电池转换效率的影响 |
| 3.3.2 掺杂对太阳电池转换效率的影响 |
| 3.3.3 厚度对太阳电池转换效率的影响 |
| 3.3.4 表面复合速率对电池转换效率的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 InGaN异质结太阳电池的模拟优化分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 仿真细节以及参数的选择 |
| 4.3 仿真结果与讨论 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 InGaN/GaN多量子阱太阳电池的实验测试及分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 In_(0.15)Ga_(0.85)N/GaN多量子阱太阳电池的特性及模拟分析 |
| 5.2.1 In_(0.15)Ga_(0.85)N/GaN多量子阱太阳电池外延结构 |
| 5.2.2 结果与讨论 |
| 5.2.3 In_(0.15)Ga_(0.85)N/GaN多量子阱太阳电池的特性分析 |
| 5.2.4 In_(0.15)Ga_(0.85)N/GaN多量子阱太阳电池的模拟分析 |
| 5.2.5 测试温度对In_(0.15)Ga_(0.85)/GaN多量子阱太阳电池光电性能的影响 |
| 5.3 In_(0.35)Ga_(0.65)N/GaN多量子阱太阳电池的性能研究 |
| 5.3.1 In_(0.35)Ga_(0.65)N/GaN多量子阱太阳电池外延结构 |
| 5.3.2 测试温度对In_(0.35)Ga_(0.65)N/GaN多量子阱太阳电池光电性能的影响 |
| 5.3.3 太阳数对In_(0.35)Ga_(0.65)N/GaN多量子阱太阳电池光电性能的影响 |
| 5.4 总结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 进一步工作的方向 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间的研究成果 |
（3）p-Si/V掺杂ZnO光探测器的构建及其光响应性能的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 铁电材料的简介 |
| 1.2.1 铁电材料的特性 |
| 1.2.2 铁电材料在纳米电子器件中的应用 |
| 1.3 光探测器 |
| 1.3.1 基于压电效应的p-n结光探测器的基本原理 |
| 1.3.2 硅基光探测器的研究现状 |
| 1.4 压电光电子学效应在光电器件中的应用 |
| 1.5 课题的选题依据 |
| 1.5.1 课题的提出 |
| 1.5.2 研究内容与创新点 |
| 第2章 实验部分 |
| 2.1 实验材料和设备 |
| 2.2 性能测试 |
| 2.2.1 铁电性能的测试 |
| 2.2.2 光探测器性能的测试 |
| 2.3 材料的制备 |
| 2.3.1 V-ZnO纳米片的制备 |
| 2.3.2 纯的ZnO纳米片的制备 |
| 2.4 光探测器的构建 |
| 2.4.1 p-Si/V-ZnO光探测器的构建 |
| 2.4.2 p-Si/ZnO光探测器的构建 |
| 第3章 铁电耦合压电光电子学效应增强p-Si/V-ZnO器件光响应性能 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 掺杂浓度1 mmol%的V-ZnO纳米片的表征与性能 |
| 3.2.1 V-ZnO纳米片的表征 |
| 3.2.2 V-ZnO纳米片的吸收透过谱 |
| 3.2.3 V-ZnO纳米片的铁电性 |
| 3.3 p-Si/V-ZnO光探测器的性能研究 |
| 3.3.1 铁电增强p-Si/V-ZnO光探测器的光响应性能 |
| 3.3.2 压电光电子学效应调节p-Si/V-ZnO光探测器的性能研究 |
| 3.3.3 p-Si/V-ZnO光探测器的时间响应 |
| 3.4 铁电耦合压电光电子学效应的机理研究 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 铁电增强p-Si/V-ZnO器件光响应性能 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 掺杂浓度2 mmol%的V-ZnO纳米片的表征与性能 |
| 4.2.1 V-ZnO纳米片的表征 |
| 4.2.2 V-ZnO纳米片的吸收-透过谱 |
| 4.2.3 V-ZnO纳米片的铁电性 |
| 4.3 p-Si/V-ZnO光探测器的性能研究 |
| 4.3.1 p-Si/V-ZnO光探测器的光响应性能 |
| 4.3.2 p-Si/V-ZnO光探测器的时间响应 |
| 4.4 机理分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 结论 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（4）基于红外胶体量子点的异质结光电探测器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 新型光电材料简介 |
| 1.2.1 胶体半导体量子点 |
| 1.2.2 二维材料 |
| 1.2.3 钙钛矿材料 |
| 1.3 胶体量子点光探测器简介 |
| 1.3.1 胶体量子点光电导型光电探测器 |
| 1.3.2 胶体量子点光伏型光电二极管 |
| 1.3.3 胶体量子点光伏型光电场效应晶体管 |
| 1.3.4 异质结型胶体量子点场效应晶体管 |
| 1.4 描述异质结型光电场效应晶体管的系列性能参数 |
| 1.5 胶体量子点异质结光电探测器国内外研究现状 |
| 1.6 主要研究内容 |
| 第2章 异质结型宽光谱光电场效应晶体管 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 描述异质结型场效应晶体管工作的基本物理模型 |
| 2.2.1 内建电场与接触电势差 |
| 2.2.2 运用漂移扩散模型描述的物理模型 |
| 2.2.3 考虑隧道效应和热电子发射效应的物理模型 |
| 2.3 材料合成与表征及器件制备 |
| 2.3.1 异质结的制备与表征 |
| 2.3.2 场效应晶体管的制备与表征 |
| 2.4 器件的光电性能测试与分析 |
| 2.4.1 场效应晶体管的输出特性及转移特性 |
| 2.4.2 场效应晶体管的光电性能测试及分析 |
| 2.4.3 器件光电性能比较 |
| 2.4.4 异质结型光电场效应晶体管工作机理 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 PbS量子点装饰的WS_2快响应光电场效应晶体管 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 材料合成与表征 |
| 3.3 器件的光电性能测试及分析 |
| 3.3.1 器件电学输出特性及转移特性 |
| 3.3.2 器件光电性能测试及分析 |
| 3.4 工作机理 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 异质结高灵敏光电场效应晶体管 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 材料合成与表征 |
| 4.3 异质结场效应光电晶体管的光电性能测试及分析 |
| 4.3.1 器件电学输出特性及转移特性 |
| 4.3.2 器件光电性能测试及分析 |
| 4.4 器件的光电传感机制 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 自驱动等离子体增强型光电场效应晶体管 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 材料合成及器件制备 |
| 5.3 异质结场效应光电晶体管的光电性能测试及分析 |
| 5.3.1 器件电学输出特性及转移特性 |
| 5.3.2 器件光电性能测试与分析 |
| 5.4 器件工作机制分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 异质结型垂直光电场效应晶体管 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 器件制备与表征 |
| 6.3 光电探测器的光电性能测试及分析 |
| 6.4 器件的光电传感机制 |
| 6.5 异质结探测器阵列研究 |
| 6.6 阵列探测器芯片设计与测试 |
| 6.7 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（5）氮化镓基毫米波/亚毫米波肖特基势垒二极管工艺研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号对照表 |
| 缩略语对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 毫米波/亚毫米波肖特基二极管的应用背景与研究意义 |
| 1.2 氮化镓基肖特基二极管优势与发展历史 |
| 1.3 本论文工作内容计划与安排 |
| 第二章 GaN基肖特基二极管原理 |
| 2.1 金属-半导体接触理论 |
| 2.2 Ga N基肖特基二极管原理 |
| 2.2.1 AlGaN/GaN异质结理论 |
| 2.2.2 肖特基二极管电学特性 |
| 2.3 小结 |
| 第三章 GaN基肖特基二极管结构设计及仿真 |
| 3.1 Al组分渐变AlGaN/GaN异质结理论 |
| 3.2 研究方案设计 |
| 3.3 Ga N基肖特基二极管仿真 |
| 3.3.1 仿真方案介绍 |
| 3.3.2 仿真结果分析 |
| 3.4 小结 |
| 第四章 GaN基肖特基二极管外延材料生长及表征 |
| 4.1 氮化物薄膜生长技术 |
| 4.2 Ga N外延生长工艺流程及结构 |
| 4.3 表征方法介绍及实验测试结果 |
| 4.3.1 高分辨X射线衍射 |
| 4.3.2 场发射扫描电子显微镜 |
| 4.3.3 原子力显微镜 |
| 4.3.4 拉曼光谱 |
| 4.3.5 Hall效应测试 |
| 4.4 小结 |
| 第五章 GaN基肖特基二极管器件工艺及测试结果分析 |
| 5.1 Ga N基肖特基二极管电极 |
| 5.2 Ga N基肖特基二极管器件工艺流程 |
| 5.3 Ga N基肖特基二极管测试结果分析 |
| 5.4毫米波/亚毫米波GaN基肖特基二极管实验 |
| 5.5 小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（6）二维半导体材料InSe基范德华异质结的第一性原理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 二维材料简介 |
| 1.2.1 石墨烯 |
| 1.2.2 过渡族金属硫化物 |
| 1.2.3 黑磷 |
| 1.2.4 六方氮化硼 |
| 1.2.5 其它二维材料 |
| 1.3 硒化铟材料的结构及性质 |
| 1.3.1 InSe的结构 |
| 1.3.2 InSe的基本性质和研究现状 |
| 1.4 范德华异质结 |
| 1.5 二维材料的性能调控 |
| 1.5.1 吸附掺杂调控 |
| 1.5.2 电场调控 |
| 1.5.3 应变调控 |
| 1.5.4 异质结调控 |
| 1.6 选题思路和研究内容 |
| 1.6.1 选题思路 |
| 1.6.2 研究内容 |
| 第二章 理论基础和计算方法 |
| 2.1 第一性原理 |
| 2.2 密度泛函理论 |
| 2.2.1 奥昂贝格-科恩理论 |
| 2.2.2 科恩-沈吕九方程 |
| 2.2.3 交换关联泛函 |
| 2.2.4 赝势方法 |
| 2.3 计算软件介绍 |
| 2.3.1 Materials Studio计算软件 |
| 2.3.2 CASTEP和 DMol3 软件包介绍 |
| 2.4 性质计算理论 |
| 2.4.1 体系的能量 |
| 2.4.2 能带理论 |
| 2.4.3 电荷密度 |
| 2.4.4 功函数 |
| 2.4.5 光学性质 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 二维InSe/arsenene范德华异质结的光电性质 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 计算方法与参数设置 |
| 3.3 计算结果和讨论 |
| 3.3.1 异质结几何结构 |
| 3.3.2 层间距对异质结的影响 |
| 3.3.3 InSe/arsenene异质结电子性质 |
| 3.3.4 InSe/arsenene异质结的光学性质 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 外加电场和应变对InSe/arsenene异质结性质的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 外加电场对InSe/arsenene异质结构的影响 |
| 4.2.1 外电场作用下异质结的形变情况 |
| 4.2.2 外电场作用下异质结的能带排列 |
| 4.2.3 外电场作用下异质结电荷转移情况 |
| 4.3 单轴应变对InSe/arsenene异质结构的影响 |
| 4.3.1 应变作用下异质结的形变情况 |
| 4.3.2 单轴应变对异质结能带结构的影响 |
| 4.3.3 应变作用下异质结电荷转移情况 |
| 4.3.4 应变作用下异质结载流子有效质量的变化 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 H-BN对单层InSe的调制效应及该结构的光电性质 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 理论方法与计算模型 |
| 5.3 计算结果与讨论 |
| 5.3.1 InSe/h-BN异质结的特性 |
| 5.3.2 h-BN对InSe/h-BN异质结的能带调控 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
（7）应变调控压电半导体器件的理论研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 引言 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 纤锌矿氧化锌纳米线 |
| 1.3 氧化锌纳米线压电电势理论模型 |
| 1.4 两种方向的压电势 |
| 1.5 本论文主要工作和创新点 |
| 第二章 压电电子学理论 |
| 2.1 半导体物理简介 |
| 2.2 压电半导体PN结 |
| 2.2.1 理想PN结的突变结模型 |
| 2.2.2 压电半导体PN结 |
| 2.3 金属压电半导体接触 |
| 2.3.1 金属半导体接触整流理论 |
| 2.3.2 金属压电半导体接触 |
| 2.4 小结 |
| 第三章 压电半导体器件中的应变调控 |
| 3.1 压电半导体PIN结 |
| 3.1.1 PIN结构突变结模型 |
| 3.1.2 压电半导体PIN结理论模型 |
| 3.2 压电隧道二极管 |
| 3.2.1 隧道二极管理论 |
| 3.2.2 压电隧道二极管理论模型 |
| 3.3 压电半导体异质结 |
| 3.3.1 半导体异质结理论 |
| 3.3.2 压电半导体异质结 |
| 3.4 小结 |
| 第四章 压电半导体器件的应用 |
| 4.1 压电半导体PIN结模型的应用 |
| 4.1.1 压电半导体PIN二极管微波器件 |
| 4.1.2 压电半导体PIN光探测器 |
| 4.1.3 压电半导体PINLED |
| 4.2 压电隧道二极管模型的应用 |
| 4.3 压电半导体异质结的应用 |
| 4.4 小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 在学期间的研究成果 |
| 致谢 |
（8）非极性面ZnO/AlGaN异质结紫外LED材料生长与器件特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 紫外LED概述 |
| 1.1.1 紫外光的应用领域 |
| 1.1.2 ZnO基紫外 LED |
| 1.2 ZnO的物理性质与掺杂 |
| 1.2.1 ZnO的晶体结构 |
| 1.2.2 ZnO的电学性能 |
| 1.2.3 ZnO的光学性能 |
| 1.2.4 ZnO的本征缺陷及掺杂 |
| 1.3 AlGaN的物理性质与异质结 |
| 1.3.1 AlGaN材料的晶体结构 |
| 1.3.2 AlGaN材料的能带结构 |
| 1.3.3 AlGaN材料的p型掺杂 |
| 1.3.4 ZnO/AlGaN异质结的能带结构 |
| 1.4 非极性面ZnO/AlGaN异质结LED的研究意义及进展 |
| 1.4.1 自发极化与压电极化 |
| 1.4.2 非极性ZnO的面内各向异性 |
| 1.4.3 ZnO/AlGaN异质结发光器件的研究现状 |
| 1.5 本论文主要研究内容 |
| 2 非极性面ZnO/AlGaN异质结紫外LED实验研究方法 |
| 2.1 AlGaN金属有机化学气相沉积技术 |
| 2.1.1 金属有机化学气相沉积的基本原理 |
| 2.1.2 本文所使用的MOCVD系统 |
| 2.2 ZnO激光脉冲沉积技术 |
| 2.2.1 激光脉冲沉积的基本原理 |
| 2.2.2 本论文所用的PLD系统 |
| 2.3 材料测试表征设备 |
| 2.3.1 结构表征 |
| 2.3.2 表面形貌表征 |
| 2.3.3 光学性质表征 |
| 2.3.4 电学性能表征 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 非极性a面异质结紫外LED模板材料的生长研究 |
| 3.1 蓝宝石衬底氮化的成核机理研究 |
| 3.2 非极性a面AlN的生长优化 |
| 3.3 非极性a面GaN模板的生长优化 |
| 3.3.1 生长温度对于非极性a面GaN生长的影响 |
| 3.3.2 V/Ⅲ比对于非极性a面GaN生长的影响 |
| 3.3.3 TMA流量对于非极性a面GaN生长的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 非极性a面p型AlGaN材料的生长研究 |
| 4.1 非极性a面i型AlGaN材料的生长优化 |
| 4.1.1 生长温度对于非极性a面i型AlGaN的影响 |
| 4.1.2 V/Ⅲ比对于非极性a面i型AlGaN的影响 |
| 4.1.3 生长压力对于非极性a面i型AlGaN的影响 |
| 4.2 SiNx原位掩埋技术生长高质量非极性a面AlGaN |
| 4.3 非极性a面AlGaN材料的p型掺杂 |
| 4.3.1 二茂镁流量对于非极性a面AlGaN材料p型掺杂的影响 |
| 4.3.2 退火温度对于非极性a面AlGaN材料p型掺杂浓度的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 非极性a面n型ZnO材料的生长研究 |
| 5.1 激光脉冲沉积的制备工艺 |
| 5.1.1 靶材的制备工艺 |
| 5.1.2 PLD制备薄膜的工艺流程 |
| 5.2 不同模板上非极性a面ZnO材料的PLD生长研究 |
| 5.2.1 非极性a面AlN模板上生长非极性a面ZnO薄膜 |
| 5.2.2 非极性a面GaN模板上生长非极性a面ZnO薄膜 |
| 5.2.3 非极性a面n型ZnO薄膜的生长研究 |
| 5.3 非极性a面MgZnO薄膜的生长及光学性质研究 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 非极性a面n-ZnO/i-ZnO/p-AlGaN异质结器件制备与性能研究 |
| 6.1 非极性a面ZnO基异质结LED的结构理论设计 |
| 6.2 非极性a面n-ZnO/i-ZnO/p-AlGaN异质结紫外LED的器件制备 |
| 6.2.1 异质结全结构的外延生长 |
| 6.2.2 异质结紫外LED的器件制备 |
| 6.3 非极性a面n-ZnO/i-ZnO/p-AlGaN异质结紫外LED的器件性能研究 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 总结与展望 |
| 7.1 本论文工作总结 |
| 7.2 未来工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读博士学位期间已发表或完成的论文 |
| 附录2 攻读博士学位期间申请的专利 |
（9）硅基GaN功率MISFET新结构研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 本文架构及主要工作 |
| 第二章 AlGaN/GaN增强型MISFET原理 |
| 2.1 GaN材料与异质结特性 |
| 2.1.1 GaN晶体结构 |
| 2.1.2 Al、Ga、In、N元素合金性质 |
| 2.1.3 GaN异质结原理 |
| 2.2 GaN晶圆衬底的选择与AlGaN/GaN MISFET的制备 |
| 2.2.1 GaN晶圆外延衬底 |
| 2.2.2 GaN晶圆外延技术 |
| 2.2.3 AlGaN/GaN MISFET制备关键技术 |
| 2.3 GaN异质结MISFET增强型技术 |
| 2.3.1 势垒调制技术 |
| 2.3.2 氟离子处理技术 |
| 2.3.3 凹槽栅技术 |
| 2.3.4 Fin式HEMT技术 |
| 2.4 GaN异质结金属-2DEG隧穿式增强型MISFET |
| 2.4.1 金属-2DEG结调制隧穿原理 |
| 2.4.2 GaN异质结金属-2DEG隧穿型MISFET特性 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 侧槽栅硅基GaN隧穿型功率MISFET原理与建模 |
| 3.1 器件仿真工具与仿真模型 |
| 3.1.1 Sentaurus TCAD简介 |
| 3.1.2 仿真中的物理模型 |
| 3.2 SG-TFET结构与工作机理 |
| 3.2.1 SG-TFET结构与制备工艺 |
| 3.2.2 SG-TFET开关机理 |
| 3.3 SG-TFET的数理模型 |
| 3.3.1 SG-TFET隧穿结电势分布 |
| 3.3.2 SG-TFET栅电压调制隧穿结电流输运模型 |
| 3.4 SG-TFET的仿真分析 |
| 3.4.1 SG-TFET数理模型的仿真拟合 |
| 3.4.2 硅基GaN SG-TFET直流特性仿真分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 基于硅基GaN功率MISFET的浅场板集成栅技术 |
| 4.1 凹槽栅技术与场板技术 |
| 4.2 高温干法高质量刻蚀工艺开发 |
| 4.3 浅场板集成栅技术MISFET原理与模型 |
| 4.3.1 浅场板集成栅MISFET原理 |
| 4.3.2 浅场板集成栅MISFET模型 |
| 4.4 基于浅场板集成栅技术的GaN-on-Si MISFET（SFG-FET）研究 |
| 4.4.1 硅基GaN SFG-FET直流特性特性研究 |
| 4.4.2 硅基GaN SFG-FET功能集成特性研究 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 基于浅场板集成栅技术的功率MISFET型整流器开发 |
| 5.1 场效应型横向功率二极管 |
| 5.2 GA-SBD的原理与建模 |
| 5.2.1 GA-SBD的工作原理 |
| 5.2.2 GA-SBD的导通模型 |
| 5.3 GA-SBD正反向特性研究 |
| 5.3.1 GA-SBD的导通与开启电压 |
| 5.3.2 GA-SBD的反向耐压特性 |
| 5.4 浅场板集成栅技术的其他构型 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 本文工作总结 |
| 6.2 下一步工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
（10）宽禁带III族氮化物极化特性的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.1.1 III族氮化物材料生长技术 |
| 1.1.2 III族氮化物材料的物理性质 |
| 1.2 III族氮化物在器件中的应用和发展 |
| 1.3 课题研究意义和内容 |
| 第二章 宽禁带III族氮化物第一性原理研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 第一性原理计算理论基础 |
| 2.2.1 基于量子力学的电子状态理论基础 |
| 2.2.2 密度泛函理论（Density Functional Theory：DFT） |
| 2.2.3 Kohn-Sham方法 |
| 2.2.4 赝势（Pseudo potential） |
| 2.2.5 平面波基底函数 |
| 2.3 第一性原理研究宽禁带III族氮化物 |
| 2.4 Al N/Ga N超晶格的第一性原理研究 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 极化诱导掺杂的研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 极化诱导掺杂形成二维电子气 |
| 3.2.1 理论基础及计算方法 |
| 3.2.2 极化效应对Al Ga N/Ga N异质结的影响 |
| 3.3 极化效应提高宽禁带III族氮化物的掺杂效率 |
| 3.3.1 引言 |
| 3.3.2 极化诱导掺杂形成n型区 |
| 3.3.3 极化诱导掺杂形成pn结 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 极化效应对Al Ga N基紫外LED的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 silvaco软件介绍以及理论模型 |
| 4.3 极化效应对Al Ga N基紫外发光二极管的影响 |
| 4.4 N-face Al Ga N基紫外LED的设计和研究 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 总结和展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间取得的研究成果 |
四、渐变异质结在HB-LED器件中的应用以及实现技术（论文参考文献）
- [1]基于Al预淀积与复合AlN成核层技术的高性能AlGaN/GaN异质结及其SBD器件研究[D]. 刘传洋. 西安电子科技大学, 2020(02)
- [2]InGaN太阳电池光电性能的模拟研究[D]. 潘洪英. 南昌大学, 2020(01)
- [3]p-Si/V掺杂ZnO光探测器的构建及其光响应性能的研究[D]. 李丽. 天津大学, 2020(02)
- [4]基于红外胶体量子点的异质结光电探测器研究[D]. 于宇. 天津大学, 2019(01)
- [5]氮化镓基毫米波/亚毫米波肖特基势垒二极管工艺研究[D]. 严霏. 西安电子科技大学, 2019(02)
- [6]二维半导体材料InSe基范德华异质结的第一性原理研究[D]. 谢子锋. 长安大学, 2019(01)
- [7]应变调控压电半导体器件的理论研究[D]. 雒璐. 兰州大学, 2018(11)
- [8]非极性面ZnO/AlGaN异质结紫外LED材料生长与器件特性研究[D]. 张骏. 华中科技大学, 2017(10)
- [9]硅基GaN功率MISFET新结构研究[D]. 王泽恒. 电子科技大学, 2017(02)
- [10]宽禁带III族氮化物极化特性的研究[D]. 余宏萍. 电子科技大学, 2015(03)