强电场作用下立方氮化硼晶体的真空紫外光发射研究

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1、１０化分类号：０４７２单位代码：Ｗ２０３巧４００１密级研究生学号：１：公开參古林大学硕古学位论文专业单位（）强电巧作用下立方氮化棚晶体的真空紫外光发射研究ＳｔｕｄｏｎＶａｃｕｕｍＬＨｔｒａｖｉｏｌｅｔＥｍｉｓｓｉｏｎｆｒｏｍＣｕｂｉｃｙＢｏｒｏｎＮｉｔｒｉｄｅＣｒｓｔａｌｕｎｄｅｒＳｔｒｏｎｇＥｌｅｃｔｒｉｃＦｉｅｌｄｙ作者姓名：边天亮类别：工程硕±领域（方向）：电子与通信工程指导教师：刘秀环副教授培养单位：通信工

2、程学院２０１６年６月强电场作用下立方氮化棚晶体的真空紫外光发射研究ｓｔｕｄｙｏｎＶａｃｕｕｍＵｌｔｒａｖｉｏｌｅｔＥｍｉｓｓｉｏｎｆｒｏｍＣｕｂｉｃＢｏｒｏｎＮｉｔｒｉｄｅＣｒｙｓｔａｌｕｎｄｅｒＳｔｒｏｎｇ日ｅｃｔｒｉｃＦｉｅｌｄ作者姓名；边天亮领域（方向）：电子与通信工程指导教师：刘秀环副教授类别：工程硕±答辩日期：年月日未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部

3、或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则，应承担侵枚的法律责任。吉林大学硕±学位论文原创性声明本人郑重声明，：所呈交学位论文是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文的研。究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中明确方式标明本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：

4、日期：２０／６年Ｄ巧％日强电场作用下立方巧化巧晶体的真空紫外光发射研巧摘要立方氮化棚（ｃｕｂｉｃｂｏｒｏｎｎｉｔｒｉｄｅｃＢＮ）晶体是间接带隙半导体材料，导带底，在Ｘ能谷，价带顶在ｒ点，其禁带宽度为６．３ｅＶ。本文主要研巧了立方氮化棚的电致发光特性，具体研究了在大气环境和低气压中强电场下立方氮化棚对气体放电的促进作用，Ｗ及立方氮化棚在高真空环境下电致发射真空紫外光（ＶＵＶ）的现象。首先，我们研究了在常压和低压环境中强电场作用下ＣＢＮ晶体的电致发光对－气体

5、放电的促进作用。由于针板电极间所形成的电场是极不均匀的电场，理论－，上，针尖尺寸无穷小针尖附近的电场可Ｗ达到无穷大。在针板电极之间施加直流高电压可使得电极间隙中的气体产生电离，出现放电现象。我们在实验中发现气压在万帕量级的条件下，强电场作用下气体放电本身比较容易ＣＢＮ晶体，的电致福射对气体放电的促进作用不是很明显。随着真空度的提高，我们发现，在气体放电相对较困难的情况下，强电场作用下的ＣＢＮ晶体对气体放电具有显著的促进作用。我们分析，这是由于ＣＢＮ晶体在强电场作用下的电致福

6、射致使气体分子被电离并再复合时导致了气体的放电现象。其次，为更好地研巧ｃＢＮ晶体的电致发光，并避免空气放电对ＣＢＮ晶体的－－Ｖ电致福射的影响，我们研究了高真空下ＣＢＮ晶体电流电压（Ｉ）特性。采用针－ＣＢＮ－电极晶体板电极的结构，通过针电极接触颜色分区的ＣＢＮ晶体的不同晶－Ｖ特性面的不同颜色区域，分别研巧了各种情况下的ＣＢＮ晶体的Ｉ。实验结果，，，表明，在相同偏压下当针电极接触ＣＢＮ晶体无色透明区时电流较小说明，为近本征区透明区域的杂质和缺陷较少，电阻率较高：而在针电极接

7、触ｃＢＮ晶，，体號巧色区时，电流较大说明現巧色区域杂质和缺陷较多电阻率相对较低。ｃＢＮ晶体－ｃＢＮ高真空下ＩＶ特性信息将有助于深入研巧晶体的电致福射机理。－ｘ－最后，在真空度约为２１０中ａ的情况下，我们研巧了针板电极结构ＣＢＮ晶－体的电致发光现象。我们用自制的涂有对波长１３０２００ｎｍ敏感的焚光粉的巧光Ｃ罩检测ＣＢＮ晶体在真空中的电致发光现象，肉眼观察到巧光粉被ＢＮ晶体电致发射的ＶＵＶ激发出的绿色巧光。用真空光谱仪测得ｃＢＮ晶体电致发射的ＶＵＶ波长大约为１４９ｒｎｎ

8、。关于ＣＢＮ晶体电致福射ＶＵＶ的可能机制，我们采用电子在ＣＢＮ的能带间的跃迁和转移及「能谷电子和价带顶ｒ点附近的空穴直接复合过程来解释。而直接复合发出ＶＵＶ的电子和空穴的产生可能有Ｈ种机理，一ｒ种可能是强电场下ＣＢＮ晶体发生本征雪崩击穿，导致了价带顶附近的电子跃迁到了导带底Ｘ能谷处，在价带顶ｒ点附近产生空穴；第二种可能是，在高１－Ｃ压下，，从针板电极的阴极向ＢＮ晶体的导带底Ｘ能谷注入大量电子同时阳极向价带顶注入大量空穴，ＣＢＮ；第Ｈ种可能是晶体的带隙中的