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Vanadium-Doped Semi-Insulating 6H-SiC for Microwave Power Device Applications

NING Li-Na Zhi-Hong FENG Ying-Ming WANG Kai ZHANG Zhen FENG

材料科学技术(英文)

Two-inch semi-insulating SiC bulk crystals with resistivity higher than 1×106 ­Ωcm were achieved by vanadium doping during sublimation. Secondary-ion-mass-spectrometry (SIMS) was employed to determine the concen- tration of impurities in the crystals, such as B, Al, V and N. These results indicated that the concentration of nitrogen and aluminum kept on decreasing and the concentration of B and V was almost constant during the whole growth. An inner crucible was used to control the exhausting of vanadium, which made the uniformity of the high resistivity (>1×106 ­Ωcm) in the wafer up to 80%. High-performance AlGaN/GaN high-electron- mobility-transistor (HEMT) materials and devices were grown and fabricated on semi-insulating 6H-SiC sub- strates. The two-dimensional electron gas (2DEG) mobility at room-temperature was 1795 cm2/V•s. The charge carrier concentration of the substrate determined by capacitance-voltage (C-V) test was 7.3×1015 Ωcm−3. The device with a gate width of 1 mm exhibits a maximum output power of 5.5 W at 8 GHz, which proves the semi-insulating property of the substrates indirectly.

关键词: Silicon Carbide , 半绝缘 , 钒掺杂 , AlGaN/GaN HEMT

钒掺杂二氧化钛薄膜制备与材料特性分析

刘欢 , 龚树萍 , 刘剑桥 , 万久晓 , 周东祥

功能材料

以钛酸四丁酯和乙酰丙酮钒(Ⅲ)为主要原料,采用溶胶-凝胶法制备了钒掺杂二氧化钛薄膜,利用XRD、紫外-可见吸收光谱、FT-IR及XPS等表征手段,将其与未掺杂二氧化钛薄膜进行了材料特性对比研究。结果表明两种薄膜均为锐钛矿结构,引入钒后二氧化钛的禁带宽度由3.28eV减小至3.15eV,吸收带边红移至可见光范围;XPS分析证实制备的钒掺杂二氧化钛薄膜中钒以四价和五价两种氧化价态存在,可能在二氧化钛禁带中引入较深的杂质能级而引起价带顶向禁带拓展,从而产生引起禁带宽度变窄效应,扩展了二氧化钛带边光吸收。理论分析还表明,钒掺杂引起的深能级杂质在二氧化钛晶界处易于形成有效的陷阱俘获光生空穴,从而抑制光生载流子的复合,尤其适于用作光催化材料。

关键词: 二氧化钛 , 钒掺杂 , 薄膜 , 吸收

钒掺杂对铝合金微弧氧化层结构和性能影响

王平 , 郭小阳 , 毛显利

稀有金属材料与工程

通过在电解液中添加NH4VO3制备了钒掺杂铝合金微弧氧化层,研究了不同添加浓度对铝合金微弧氧化层结构和性能的影响.利用扫描电镜(SEM)观察微弧氧化层表面形貌,能谱(EDS)仪分析了膜层V、O元素含量,XPS测定V、O元素的价态,X射线衍射(XRD)仪分析了相组成,极化曲线评定了耐蚀性.结果表明,微弧放电区温度高于1714.38K时VO;开始转变形成V2O5,低熔点的V2O5在电弧作用下优先熔化而抑制了微弧氧化层表面多孔层的形成.钒掺杂对微弧氧化层相组成影响较小,有利于提高膜层的厚度和耐蚀性.

关键词: 微弧氧化 , 铝合金 , 钒掺杂 , 耐蚀性

钒掺杂镁基微弧氧化膜的制备及电化学与光学性能

李均明 , 张骞文 , 蔡辉 , 王爱娟 , 刘林涛

稀有金属材料与工程

采用向溶液添加少量偏钒酸铵的方法在镁基表面制备出了钒掺杂微弧氧化膜,有效调控了膜层的电化学与光学性能.结果表明:膜层中钒的掺杂量约为8.5 at%,部分钒元素形成了V2O3.钒掺杂后膜层的孔隙结构发生变化,厚度与硬度基本保持稳定.极化曲线测试表明,钒掺杂膜层的腐蚀电位显著正移,腐蚀电流明显降低,分别由掺杂前的-1.208 V和0.825×10-3A/cm2变为掺杂后的-0.037 V和0.3837×10-4A/cm2.UV-Vis反射光谱分析发现,钒掺杂后膜层的反射率大幅度降低,且在可见光区此现象尤为显著.

关键词: 微弧氧化 , 镁合金 , 钒掺杂 , 极化曲线 , 反射光谱

超快大功率SiC光导开关的研究

严成锋 , 施尔畏 , 陈之战 , 李祥彪 , 肖兵

无机材料学报 doi:10.3321/j.issn:1000-324X.2008.03.002

选用钒掺杂浓度为0.2at%的高质量6H-SiC晶体,电阻率为7.0x108>Ω·cm,研制出超快大功率SiC光导开关.在脉冲宽度为20ns的光源激发下,分别测试了在不同的偏置电压和光能条件下开关的电脉冲输出特性.结果表明:1mm电极间隙的SiC开关器件的性能优越,耐偏压高,光导电脉冲的上升时间快(6.8ns),脉宽<20ns,稳定性好.负载为40Ω的电阻上输出线性电脉冲电压随开关的偏置电压和光强增大而增大,在2.5kV的偏置电压下,最大瞬时电流约为57.5A,瞬时功率高达132kW.

关键词: 碳化硅 , 钒掺杂 , 半绝缘 , 光导开关

钒掺杂纳米TiO2薄膜的结构和光吸收性能

张晓勇 , 晁明举 , 梁二军 , 胡帆 , 袁斌

无机材料学报

采用磁控溅射法制备了不同V含量的纳米TiO2薄膜,利用SEM、XRD、Raman光谱和UV-vis吸收光谱对V掺杂TiO2薄膜的表面形貌、结晶特性、晶格应力和光吸收性能进行了分析.结果表明,V掺杂可促进TiO2薄膜晶粒的定向生长,得到尺寸分布较均匀的哑铃状晶粒,且可抑制薄膜的晶格膨胀和金红石型晶粒的生成.V掺杂TiO2薄膜处于压应力状态,且应力随V含量增加而增大.V掺杂使导带底向带隙延伸,TiO2薄膜光学带隙变窄,光响应范围从紫外区红移到可见光区域,提高了薄膜对可见光的吸收率.

关键词: 二氧化钛薄膜 , 钒掺杂 , 微观结构 , 光吸收性能

钒掺杂La1.85Sr0.15Cu1-xVxO4+δ超导体系的结构研究

刘丽华 , 许冰 , 车广灿

低温物理学报 doi:10.3969/j.issn.1000-3258.2008.04.016

本文讨论了钒掺杂La1.85Sr0.15Cu1-xVxO4+δ体系的结构.与以往二三价元素掺杂不同,V掺杂的最高掺杂浓度较大,为0.15.精修结果表明,样品中V为+4价,并且全部替代了Cu.晶胞参数a,b随掺杂量x的增加而增加,c随x的增加减小.x=0.10时发生四方-正交相变.随掺杂含量的增加样品结构的变化在红外吸收谱中也有对应.随V含量的增加,500cm-1处的吸收峰的强度和位置都没有变化,这表明V替代在了Cu位.对于350cm-1处的吸收峰,x=0.5时在其附近左侧327cm-1处出现一个吸收峰,当x=0.10时在其右侧400cm-1处又出现一个吸收峰.400cm-1处吸收峰的出现是和四方-正交相变(x=0.10时发生四方-正交相变)相对应的.

关键词: La系铜氧化物超导体 , 钒掺杂 , 结构

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