硅基高质量氧化锌外延薄膜的界面控制

本文利用反射式高能电子衍射(RHEED)、高分辨透射电镜和选区电子衍射方法,系统研究了Si(111)衬底上制备高质量氧化锌单晶薄膜的界面控制工艺.发现低温下Mg(0001)/Si(111)界面互扩散得到有效抑制,形成了高质量的单晶镁膜,进一步通过低温氧化法和分子束外延法实现了单晶MgO缓冲层的制备,从而为ZnO的外延生长提供了模板.在这一低温界面控制工艺中,Mg膜有效防止了Si表面的氧化,而MgO膜不仅为ZnO的成核与生长提供了优良的缓冲层,且极大地弛豫了由于衬底与ZnO之间的晶格失配所引起的应变.上述低温工艺也可用来控制其它活性金属膜与硅的界面,从而在硅衬底上获得高质量的氧化物模板.     

利用引导层在硅上生长单晶外延硅化物层

本文介绍了一种外延硅化物的新颖的晶体生长技术,即在超高真空条件下利用硅化物引导薄层(<60)来确定随后的外延硅化物的取向。采用这种方法可以在(Ⅲ)硅晶面上生长A型取向或是B型取向的NiSi_2单晶膜;可在(100)Si晶面生长连续的NiSi_2单晶膜,其界面平整,厚度均匀。使用更厚引导层,用相同工艺能在(Ⅲ)Si晶面生长CoSi_2厚膜。     

氮离子注入形成SOI结构的外延研究

用大束流(50μA/cm~2)、高剂量(1.8×10~(18)/cm~2)的190keV N~+注入Si〈100〉中,然后在SiO_2覆盖保护下于1220℃退火二小时形成SOI结构.为了增加SOI材料上层单晶Si的厚度以应用于器件制作,将退火得到的SOI样品经化学处理后作外延生长.外延后获得的SOI材料,上层单晶Si厚度为0.8-1.0μm;Si_3N_4埋层的厚度为2800A;上、下Si-Si_3N_4界面陡峭.测试分析结果表明,利用N~+注入与气相外延生长能获得质量好的SOI材料.     

Si(100)和Si(111)衬底上的同质分子束外延

用超高真空电子束蒸发系统进行了硅的同质分子束外延.发现采用适当的表面化学处理方法,然后在超高真空中加热,可以在较低温度下(800—814℃)获得清洁和平整的有序表面.Si(100)和Si(111)的外延分别在520℃和714℃进行,外延膜的结构和电学特性良好.     

Si衬底上ZnO外延膜结构性质的比较

采用连通式双反应室高温MOCVD系统在Si衬底上外延ZnO薄膜,通过卢瑟福背散射/沟道(RBS/C)及高分辨X射线衍射(HR-XRD)技术对不同衬底条件的ZnO外延膜进行了组分及结构分析,结果表明在采用SiC缓冲层后,Si(111)衬底上ZnO(0002)面衍射峰半高宽明显减小,缺陷密度降低,单晶质量显著变好,c轴方向应变由0.49%变为-0.16%,即由拉应变变为压应变且应变值变小,说明SiC缓冲层可以有效地减小ZnO与Si衬底晶格失配带来的应变,改善外延膜质量,实现Si衬底上单晶ZnO的生长.     

Si衬底上ZnO外延膜结构性质的比较

采用连通式双反应室高温MOCVD系统在Si衬底上外延ZnO薄膜,通过卢瑟福背散射/沟道(RBS/C)及高分辨X射线衍射(HR-XRD)技术对不同衬底条件的ZnO外延膜进行了组分及结构分析,结果表明在采用SiC缓冲层后,Si(111)衬底上ZnO(0002)面衍射峰半高宽明显减小,缺陷密度降低,单晶质量显著变好,c轴方向应变由0.49%变为-0.16%,即由拉应变变为压应变且应变值变小,说明SiC缓冲层可以有效地减小ZnO与Si衬底晶格失配带来的应变,改善外延膜质量,实现Si衬底上单晶ZnO的生长.     

双层多孔硅结构上的UHV/CVD硅外延

报道了采用超高真空化学气相淀积(UHV/CVD)在多孔硅层上的单晶硅外延技术.研究了两步阳极化法形成不同多孔度的双层多孔硅层及外延前对多孔硅进行长时间的低温真空预处理等工艺.对获得的外延层作了XRD、XTEM和扩展电阻等测量,测量结果表明硅外延层单晶性好,并和硅衬底、多孔硅层具有相同的晶向.硅外延层为P型,电阻率大于100Ω·cm.     

蓝宝石衬底上单晶InN外延膜的RF-MBE生长

采用低温氮化铟(InN)缓冲层,利用射频等离子体辅助分子束外延(RF-MBE)方法在蓝宝石衬底上获得了晶体质量较好的单晶InN外延膜.用光学显微镜观察所外延的InN单晶薄膜,表面无铟滴.InN(0002)双晶X射线衍射摇摆曲线的半高宽为14′;用原子力显微镜测得的表面平均粗糙度为3.3nm;Hall测量表明InN外延膜的室温背景电子浓度为3.3×1018cm-3,相应的电子迁移率为262cm2/(V·s).     

双层多孔硅结构上的UHV/CVD硅外延

报道了采用超高真空化学气相淀积 ( UHV/CVD)在多孔硅层上的单晶硅外延技术 .研究了两步阳极化法形成不同多孔度的双层多孔硅层及外延前对多孔硅进行长时间的低温真空预处理等工艺 .对获得的外延层作了 XRD、XTEM和扩展电阻等测量 ,测量结果表明硅外延层单晶性好 ,并和硅衬底、多孔硅层具有相同的晶向 .硅外延层为 P型 ,电阻率大于 1 0 0 Ω·cm.     

GaAs/Si异质外延的新进展

本工作从原理和实验技术上证实了氯化物VPE技术可用于CaAs/Si异质外延.CaAs/Si外延层表面平整光亮.对外延层进行了组分测量、高分辨率电镜和X-射线衍射分析.结果表明,外延层是符合化学计量比的CaAs单晶,外延层浓度可控范围为10~(14)～10~(17)cm~(-3),纵向掺杂分布平坦.用这种材料制成MESFET样管,跨导为40mS/mm.     

双异质外延SOI材料Si/γ-Al2O3/Si的外延生长

利用MOCVD(metalorganic chemical vapor deposition)和APCVD(atmosphere chemical vapor deposition)硅外延技术在Si(100)衬底上成功地制备了双异质Si/γ-Al2O3/Si SOI材料.利用反射式高能电子衍射(RHEED)、X射线衍射(XRD)及俄歇能谱(AES)对材料进行了表征.测试结果表明,外延生长的γ-Al2O3和Si薄膜都是单晶薄膜,其结晶取向为(100)方向,外延层中Al与O化学配比为2:3.同时,γ-A12O3外延层具有良好的绝缘性能,其介电常数为8.3,击穿场强为2.5MV/cm.AES的结果表明,Si/γ-Al2O3/Si双异质外延SOI材料两个异质界面陡峭清晰.     

双异质外延SOI材料Si/γ-Al_2O_3/Si的外延生长

利用MOCVD(metalorganic chemical vapor deposition)和APCVD(atmosphere chemical vapor deposition)硅外延技术在Si(10 0 )衬底上成功地制备了双异质Si/γ- Al2 O3/Si SOI材料.利用反射式高能电子衍射(RHEED)、X射线衍射(XRD)及俄歇能谱(AES)对材料进行了表征.测试结果表明,外延生长的γ- Al2 O3和Si薄膜都是单晶薄膜,其结晶取向为(10 0 )方向,外延层中Al与O化学配比为2∶3.同时,γ- Al2 O3外延层具有良好的绝缘性能,其介电常数为8.3,击穿场强为2 .5 MV/cm.AES的结果表明,Si/γ- Al2 O3/Si双异质外延SOI材料两个异质界面陡峭清晰.     

PbS分子束外延

本文介绍了一种自行设计的、能连续制备多层外延膜的简易分子束外延装置,并用此装置在Pb_(0.8)Sn_(0.2)Te衬底上生长了PbS单晶薄膜。利用扫描电镜、X-射线分析,红外反射光谱等检测手段,对单晶膜的表面形态及结晶质量进行了观察和测试分析。     

多孔硅在多晶Si太阳电池中的应用研究

采用化学腐蚀法分别在单晶Si和多晶Si上制备了多孔Si。对室温下HF、HNO3的不同配比进行了实验比较,用显微镜和扫描电子显微镜(SEM)观察了多孔Si的表面形貌,用紫外激发观察了它的荧光光谱并用反射光谱测试结果研究了多孔Si的光学特性。采用一步多孔Si法制备了1cm×1cm的单晶和多晶Si电池,比较了制备多孔Si前后电池的各项性能参数。实验表明:多孔Si对于提高单晶Si和多晶Si电池的电学特性都有重要作用。     

蓝宝石衬底上单晶InN外延膜的RF-MBE生长

采用低温氮化铟(InN)缓冲层,利用射频等离子体辅助分子束外延（RF-MBE）方法在蓝宝石衬底上获得了晶体质量较好的单晶InN外延膜．用光学显微镜观察所外延的InN单晶薄膜,表面无铟滴．InN（0002）双晶X射线衍射摇摆曲线的半高宽为14′;用原子力显微镜测得的表面平均粗糙度为3.3nm;Hall测量表明InN外延膜的室温背景电子浓度为3.3e18cm－3,相应的电子迁移率为262cm2/（V·s）．     

Pt／Si外延膜界面处Si基体中应力场的LACBED研究

我们利用大角度会聚束电子衍射(简称LACBED)的方法对Pt/Si外延膜界面处Si基体中的应力场进行了研究。Pt/Si外延膜试样是用蒸镀的方法在基体Si片上沿(111)面外延生成金属Pt而成。X-射线分析结果表明Pt沿Si(111)面外延生长很好。图1是Pt/Si界面的明场象。左面为衬底Si,右边为外延生长Pt层。图2是电子束照射在界面附近不同地方的LACBED花样。图中界面在LACBED花样中所处的位置可以清晰地看出。图2(a)可以看出,当界面远离     

注C~+外延硅的光致发光特性

在N型外延硅中注入C+并经高温退火形成了Si C沉积.不同条件下进行阳极氧化腐蚀后,在2 6 0 nm光激发下获得了340 nm和4 30 nm的紫外和紫光峰,它们的单色性很好,半高宽(FWHM)约为10 nm.在以上条件下Si C沉积并未多孔化,认为340 nm和4 30 nm峰可能源于样品中的C、O杂质镶嵌于纳米硅表面所形成的发光中心.讨论了各种发光中心形成的可能条件,并对实验结果做出了初步解释.     

SiO_x调制的三元硅化物(Co_(1-x)Ni_x)Si_2外延

报道了通过 Co/ Ni/ Si Ox/ Si(10 0 )体系固相反应 ,实现三元硅化物 (Co1 - x Nix) Si2 薄膜外延生长及薄膜特性的表征 .测试结果表明 ,中间氧化硅层对原子扩散起到阻挡作用 .XRD和 RBS图谱显示 ,有中间层的样品所形成的硅化物膜和硅衬底有良好的外延关系 .而 Co/ Ni/ Si(10 0 )体系 ,则形成多晶硅化物膜 ,和硅衬底没有外延关系 .外延三元硅化物 (Co1 - x Nix) Si2 膜的晶格常数介于 Co Si2 和 Ni Si2 之间 ,从而可以降低生成膜的应力 .薄膜的厚度约为110 nm;最小沟道产额 (χmin)为 2 2 % .外延三元硅化物膜的电阻率约为 17μΩ· cm ;高温稳定性达     

Si基外延Ge薄膜及退火对其特性的影响研究

采用超高真空化学气相沉积(UHV-CVD)系统,用低温Ge缓冲层技术在Si衬底上外延了张应变Ge薄膜.扫描电镜(TEM)图表明Si基外延Ge薄膜拥有低的位错密度,原子力显微镜(AFM)测试Ge层表面粗糙度仅为1.2 nm.对Si基外延Ge薄膜进行了不同温度下的退火,并用双晶X射线衍射(DCXRD)曲线和Raman谱进行...     

SiOx调制的三元硅化物(C01-xNix)Si2外延

报道了通过Co/Ni/SiOx/Si(100)体系固相反应,实现三元硅化物(Co1xNix)Si2薄膜外延生长及薄膜特性的表征.测试结果表明,中间氧化硅层对原子扩散起到阻挡作用.XRD和RBS图谱显示,有中间层的样品所形成的硅化物膜和硅衬底有良好的外延关系.而Co/Ni/Si(100)体系,则形成多晶硅化物膜,和硅衬底没有外延关系.外延三元硅化物(Co1-xNix)Si2膜的晶格常数介于CoSi2和NiSi2之间,从而可以降低生成膜的应力.薄膜的厚度约为110nm;最小沟道产额(Xmin)为22%.外延三元硅化物膜的电阻率约为17μΩ@cm;高温稳定性达1000C,与CoSi2膜相当.