使用纳米硅薄膜技术改进现有硅器件的性能

使用PECVD薄膜沉积技术制成的具有新结构特征的纳米硅薄膜(nc-Si∶H)拥有一系列物性.以纳米硅膜为母体研制成异质结二极管,发现它具有一系列优于单晶硅二极管的独特性能.探讨了使用纳米硅薄膜制造的其它硅器件的可能性,如肖特基器件、TFT晶体管等.     

使用纳米硅薄膜技术改进现有硅器件的性能

使用PECVD薄膜沉积技术制成的具有新结构特征的纳米硅薄膜(nc-Si∶H)拥有一系列物性.以纳米硅膜为母体研制成异质结二极管,发现它具有一系列优于单晶硅二极管的独特性能.探讨了使用纳米硅薄膜制造的其它硅器件的可能性,如肖特基器件、TFT晶体管等.     

使用纳米硅薄膜技术改进现有硅器件的性能

使用PECVD薄膜沉积技术制成的具有新结构特征的纳米硅薄膜(nc—Si2H)拥有一系列物性，以纳米硅膜为母体研制成异质结二极管，发现它具有一系列优于单晶硅二极管的独特性能，探讨了使用纳米硅薄膜制造的其它硅器件的可能性，如肖特基器件、TFT晶体管等。     

纳米硅层状薄膜及其p-i-n太阳能电池的研制

通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)法分别制备了本征、掺磷和掺硼的氢化纳米硅薄膜(nc-Si:H),并制备出纳米硅复合层状薄膜.对薄膜样品进行了喇曼(Raman)散射谱,X射线衍射等分析测试.结果表明:掺杂元素对纳米硅薄膜的晶态比和晶粒大小存在不同程度的影响;通过薄膜表面衍射(XRD)可得到硅的(111),(220)和(311)三个晶面衍射峰;并在制得的纳米硅复合层状薄膜的基础上,制备了结构为Al/ITO/n+-nc-Si:H/i-nc-Si:H/p-c-Si/Al/Ag的太阳能电池.该电池的开路电压、短路电流和填充因子与非晶硅太阳电池相比,均得到很大的提高.     

纳米硅层状薄膜及其p-i-n太阳能电池的研制

通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)法分别制备了本征、掺磷和掺硼的氢化纳米硅薄膜(nc-Si:H),并制备出纳米硅复合层状薄膜.对薄膜样品进行了喇曼(Raman)散射谱,X射线衍射等分析测试.结果表明:掺杂元素对纳米硅薄膜的晶态比和晶粒大小存在不同程度的影响;通过薄膜表面衍射(XRD)可得到硅的(111),(220)和(311)三个晶面衍射峰;并在制得的纳米硅复合层状薄膜的基础上,制备了结构为Al/ITO/n -nc-Si:H/i-nc-Si:H/p-c-Si/Al/Ag的太阳能电池.该电池的开路电压、短路电流和填充因子与非晶硅太阳电池相比,均得到很大的提高.     

a-SiOx:H/a-SiOy:H多层薄膜微结构的退火行为

采用PECVD技术在P型硅衬底上制备了a-SiOx:H/a-SiOy:H多层薄膜,利用AES和TEM技术研究了这种薄膜微结构的退火行为.结果表明:a-SiOx:H/a-SiOy:H多层薄膜经退火处理形成nc-Si/SiO2多层量子点复合膜,膜层具有清晰完整的结构界面.纳米硅嵌埋颗粒呈多晶结构,颗粒大小随退火温度升高而增大.在一定的实验条件下,样品在650℃下退火可形成尺寸大小合适的纳米硅颗粒.初步分析了这种多层复合膜形成的机理.     

纳米硅二极管的独特性能

摘要:使用PECVD薄膜淀积技术制成的纳米硅薄膜(nc-Si∶H)具有优异的性能。把纳米硅薄膜淀积在异型的单晶硅衬底上,制成了nc-Si/c-Si异质结二极管。研制成的纳米硅二极管具有许多优于传统硅二极管的独特性能。     

SiC/nc-Si多层薄膜的光致可见发光谱的紧束缚理论

用Vogl提出的sp3s*紧束缚模型来研究碳化硅/纳米硅(SiC/nc-Si)多层薄膜的能带结构与其光致发光谱的关系,并设计出SiC/nc-Si多层薄膜最佳结构为{Si}1{SiC}8,即碳化硅层的厚度是纳米硅层厚度的8倍时的超晶格结构蓝光发射的效率最高.在等离子体增强化学气相沉积系统中,通过控制进入反应室的气体种类逐层沉积含氢非晶SiCx:H(a-SiCx:H)和非晶Si:H(a-Si:H)薄膜,然后经过高温热退火处理,成功制备出了晶化纳米SiC/nc-Si(多晶SiC和纳米Si)多层薄膜.利用截面透射电子显微镜技术分析了a-SiCx:H/nc-Si:H多层薄膜的结构特性,表明制得的超晶格结构稍微偏离设计,它的结构为{Si}1{SiC}5.最后对晶化样品的光致发光谱进行研究,详细分析了各个光致发光峰的物理本质.     

SiC/nc-Si多层薄膜的光致可见发光谱的紧束缚理论

用Vogl提出的sp3s*紧束缚模型来研究碳化硅/纳米硅(SiC/nc-Si)多层薄膜的能带结构与其光致发光谱的关系,并设计出SiC/nc-Si多层薄膜最佳结构为{Si}1{SiC}8,即碳化硅层的厚度是纳米硅层厚度的8倍时的超晶格结构蓝光发射的效率最高.在等离子体增强化学气相沉积系统中,通过控制进入反应室的气体种类逐层沉积含氢非晶SiCx:H(a-SiCx:H)和非晶Si:H(a-Si:H)薄膜,然后经过高温热退火处理,成功制备出了晶化纳米SiC/nc-Si(多晶SiC和纳米Si)多层薄膜.利用截面透射电子显微镜技术分析了a-SiCx:H/nc-Si:H多层薄膜的结构特性,表明制得的超晶格结构稍微偏离设计,它的结构为{Si}1{SiC}5.最后对晶化样品的光致发光谱进行研究,详细分析了各个光致发光峰的物理本质.     

a-SiO_x∶H/a-SiO_y∶H多层薄膜微结构的退火行为

采用 PECVD技术在 P型硅衬底上制备了 a- Si Ox∶ H/a- Si Oy∶ H多层薄膜 ,利用 AES和 TEM技术研究了这种薄膜微结构的退火行为 .结果表明 :a- Si Ox∶ H/a- Si Oy∶ H多层薄膜经退火处理形成 nc- Si/Si O2 多层量子点复合膜 ,膜层具有清晰完整的结构界面 .纳米硅嵌埋颗粒呈多晶结构 ,颗粒大小随退火温度升高而增大 .在一定的实验条件下 ,样品在 650℃下退火可形成尺寸大小合适的纳米硅颗粒 .初步分析了这种多层复合膜形成的机理     

业界快讯

沈文忠课题组研制出具有高电子迁移率的纳米硅薄膜据1987年Phys.R ev.报道,纳米硅薄膜(nc鄄Si∶H)是从上世纪80年代末兴起的一种新型人工功能纳米半导体材料。中国科学(A辑)记载,沈文忠课题组早在1992年已正式研制出来,指出它是一种具有高电导性、室温电导率高达10-1Ω-1·cm-1     

纳米非晶硅薄膜的界面发光特性

采用螺旋波等离子体增强化学气相沉积(HWP-CVD)技术沉积了不同氢稀释比的富硅氢化非晶氮化硅(a-SiNx:H)薄膜,并利用光致发光(PL)和光致发光激发(PLE)谱技术对其发光特性进行了研究.结果显示,所有样品发光均表现为两个带的叠加:一个发光带随氢稀释比增大而发生蓝移,另一个发光带则固定在2.9eV左右.前者关联于镶嵌在a-SiNx:H基质内非晶纳米硅颗粒的界面发光,后者来源于a-SiNx:H基质相关的局域态中电子和空穴对的辐射复合.并结合所沉积薄膜的吸收特性,分析了缺陷态和界面态对薄膜中非晶纳米硅界面发光特性的影响.     

SiC/nc-Si多层薄膜的光致可见发光谱的紧束缚理论

用Vogl提出的sp3s紧束缚模型来研究碳化硅/纳米硅（SiC/nc-Si）多层薄膜的能带结构与其光致发光谱的关系，并设计出SiC/nc-Si多层薄膜最佳结构为{Si}1{SiC}8，即碳化硅层的厚度是纳米硅层厚度的8倍时的超晶格结构蓝光发射的效率最高. 在等离子体增强化学气相沉积系统中,通过控制进入反应室的气体种类逐层沉积含氢非晶SiCx∶H(a-SiCx∶H)和非晶Si∶H (a-Si∶H) 薄膜,然后经过高温热退火处理,成功制备出了晶化纳米SiC/nc-Si(多晶SiC和纳米Si)多层薄膜. 利用截面透射电子显微镜技术分析了a-SiCx∶H/nc-Si∶H多层薄膜的结构特性,表明制得的超晶格结构稍微偏离设计，它的结构为{Si}1{SiC}5. 最后对晶化样品的光致发光谱进行研究，详细分析了各个光致发光峰的物理本质.     

沉积温度对a-SiNx:H薄膜PL峰的影响

在3.75eV的激光激发下,利用LPCVD在800～950℃不同温度下沉积富硅的SiNx薄膜中,在室温下观测到1～5个高强度可见荧光的发射.通过TEM,IR,XPS等的分析研究表明,文中所获样品为纳米硅镶嵌结构的a-SiNx:H薄膜.PL峰数目及其各峰的强弱与生成薄膜过程中反应气体SiH2Cl2的分解速率、沉积温度、SiNx生长过程有关,还与薄膜中纳米硅的团簇密度、尺寸大小以及各种不同类型的缺陷态种类和密度有十分重要的关系.     

沈文忠课题组研制出具有高电子迁移率的纳米硅薄膜

据1987年Phys.Rev.报道,纳米硅薄膜(nc-Si:H)是从上世纪80年代末兴起的一种新型人工功能纳米半导体材料.中国科学(A辑)记载,沈文忠课题组早在1992年已正式研制出来,指出它是一种具有高电导性、室温电导率高达10-1 Ω-1·cm-1,比本征单晶硅高出103倍.     

高电导本征纳米硅膜及其缓冲层太阳能电池

通过PECVD法制备了纳米硅薄膜(nc-Si:H),采用Raman散射谱,AFM对样品的结构和形貌进行了测试,并测试了样品的室温电导率。结果表明:制备出的纳米硅薄膜,其电导率达到4.9S·cm-1。另外制备了本征nc-Si:H膜作缓冲层,结构为ITO/n+-nc-Si:H/i-nc-Si:H/p-c-Si/Ag的PIN型太阳能电池,其Voc达到534.7mV,Isc达到49.24mA(3cm2),填充因子FF为0.4228。     

单晶纳米硅薄膜的制备及其场发射特性

用小电流、特殊配比溶液的电化学阳极腐蚀法在p型、〈100〉晶向、0.01Ω·cm电阻率的硅片制备了大面积纳米硅薄膜.通过SEM,TEM,XRD和Raman光谱技术分析薄膜颗粒的微细结构.实验结果表明该纳米硅薄膜由直径为10～20nm,晶向一致的颗粒紧密排列而成,具有很好的物理化学稳定性.系统研究了薄膜结构特征和溶液配比、腐蚀时间、腐蚀电流密度的关系.成功观察到该薄膜具有很好的场发射特性,在0.1μA/cm2电流密度下,其开启电场为3V/μm,接近碳纳米管的1.1V/μm.     

单晶纳米硅薄膜的制备及其场发射特性

用小电流、特殊配比溶液的电化学阳极腐蚀法在p型、〈100〉晶向、0.01Ω·cm电阻率的硅片制备了大面积纳米硅薄膜.通过SEM,TEM,XRD和Raman光谱技术分析薄膜颗粒的微细结构.实验结果表明该纳米硅薄膜由直径为10～20nm,晶向一致的颗粒紧密排列而成,具有很好的物理化学稳定性.系统研究了薄膜结构特征和溶液配比、腐蚀时间、腐蚀电流密度的关系.成功观察到该薄膜具有很好的场发射特性,在0.1μA/cm2电流密度下,其开启电场为3V/μm,接近碳纳米管的1.1V/μm.     

沉积温度对a-SiN_x∶H薄膜PL峰的影响

在3.75eV的激光激发下,利用LPCVD在800~950℃不同温度下沉积富硅的SiNx薄膜中,在室温下观测到1~5个高强度可见荧光的发射.通过TEM,IR,XPS等的分析研究表明,文中所获样品为纳米硅镶嵌结构的a-SiNx∶H薄膜.PL峰数目及其各峰的强弱与生成薄膜过程中反应气体SiH2Cl2的分解速率、沉积温度、SiNx生长过程有关,还与薄膜中纳米硅的团簇密度、尺寸大小以及各种不同类型的缺陷态种类和密度有十分重要的关系.     

非晶硅钝化膜的热稳定性及其在可控硅元件上的应用

实验报导了α-Si:H薄膜作为优质的硅器件钝化保护膜在可控硅元件上的应用.指出,它能大幅度提高元件的正反向击穿电压,改善温度特性,具有明显的经济效益.还指出,α-Si:H钝化膜能吸取c-Si界面上的杂质进一步促使硅器件的优化.本文还讨论了提高α-Si:H钝化保护膜热稳定性的途径.