掺杂nc-Si：H膜的电导特性

采用常规PECVD工艺,以高纯H2稀释的SiH4作为反应气体源,以PH3作为P原子的掺杂剂,在P型(100)单晶硅(c-Si)衬底上,成功地生长了掺P的纳米硅膜(nc-Si(P)：H)膜.通过对膜层结构的Raman谱分析和高分辨率电子显微镜(HREM)观测指出：与本征nc-Si：H膜相比,nc-Si(P)：H膜中的Si微晶粒尺寸更小(～3nm),其排布更有秩序,呈现出类自组织生长的一些特点.膜层电学特性的研究证实,nc-Si(P)：H膜具有比本征nc-Si：H膜约高两个数量级的电导率,其σ值可高达10-1～10-1Ω-1·cm-1.这种高电导率来源于nc-Si(P)：H膜中有效电子浓度ne的增加、Si微晶粒尺寸的减小和电导激活能△E的降低.采用nc-Si(P)：H膜和P型c-Si制备了异质结二极管,其反向击穿电压值可高达75V,而反向漏电流却仅有几个nA,呈现出良好的反向击穿特性.     

μc-Si∶H/a-Si∶H多层膜的周期性结构和量子尺寸效应

利用射频辉光放电法 ,通过周期性交替切换两种耦合电极的方式 ,制备了 μc- Si∶ H/a- Si∶ H多层膜 .低角度X射线衍射 (L AXRD)测试表明 ,这种多层膜具有良好的周期性结构 .观察了上述多层膜的光学性质及电导率与温度的关系 ,发现其吸收边随着 a- Si∶ H层的减薄而蓝移 ,低温下的电导激活能 Ea 随着 a- Si∶ H层的减薄而减小 .     

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     

等离子体氧化nc-Si/SiO_2多层膜的蓝光发射

报道了在等离子体增强化学气相沉积 (PECVD)系统中用交替淀积 a-Si对其进行原位等离子体氧化的方法制备了 a-Si∶H/ Si O2 多层膜。随着 a-Si∶H子层的厚度从 3 .8nm减小到 1 .5 nm,a-Si∶H/ Si O2 多层膜的光吸收边和光致发光 (PL )出现了蓝移。在晶化的 a-Si∶ H/ Si O2 多层膜中不仅观察到室温下的红光带 (80 0nm)的发光峰 ,而且还观察到蓝光发射 (4 2 5 nm) ,结合 Raman,TEM和 PL测试 ,对其原因作了简单的分析     

高掺杂氢化非晶硅薄膜

采用低浓度硅烷,低生长速率,在PECVD系统中制得高掺杂氢化非晶硅(N~+α-Si:H)薄膜,其电导率高达5～36Ω~(-1)cm~(-1)。应用该技术制成了新型二维电子气Si/N~+α-Si∶H异质结双极型晶体管,在硅微波功率异质结双极型晶体管研制上取得重大突破。     

Si1-xGex∶C缓冲层上Ge薄膜的CVD外延生长

用化学气相沉积方法，在Si(100)衬底上生长Si1-xGex∶C合金作为缓冲层，继而外延生长了Ge晶体薄膜. 根据AES测量结果可以认为，缓冲层包括由衬底中的Si原子扩散至表面与GeH4, C2H4反应而生成的Si1-xGex∶C外延层和由Si1-xGex∶C外延层中Ge原子向衬底方向扩散而形成的Si1-xGex层. 缓冲层上外延所得Ge晶体薄膜晶体取向较为单一，其厚度超过在Si上直接外延Ge薄膜的临界厚度，且薄膜中的电子迁移率与同等掺杂浓度(1.0E19cm-3)的体Ge材料的电子迁移率相当.     

激光干涉结晶法制备三维有序分布的nc-Si阵列

利用准分子激光干涉结晶法使a Si∶H/a SiNx∶H多层膜中的超薄a Si∶H层定域晶化 ,成功地制备出三维有序分布的nc Si阵列。原子力显微镜 (AFM )、微区拉曼 (micro Raman)光谱及剖面透射电子显微镜 (X TEM)的分析结果揭示在晶化薄膜中已形成平均尺寸约为 3 6nm ,横向周期 2 μm ,纵向周期与a Si∶H/a SiNx∶H多层膜周期 (14nm)相等的nc Si阵列。     

纳米硅薄膜的发光特性研究

研究了 nc- Si:H薄膜的光致发光 ( PL) ,分析了晶粒尺寸、温度对发光特性的影响。对发光样品 ,晶粒尺寸有一上限 ,其值在 4～ 5nm之间。在 10～ 77K,nc- Si:H薄膜的发光强度几乎没有变化 ;当温度高于 77K,发光强度指数式下降。随温度升高 ,发光峰位有少许红移。讨论了nc- Si:H光致发光机理 ,用量子限制 -发光中心模型对实验现象进行了解释。从载流子的激发、复合两方面讨论了发光过程 ,认为载流子在晶粒内部激发后 ,弛豫到晶粒界面的发光中心复合发光。     

塑料基底a-Si∶H TFT制备技术

采用PECVD工艺,在300℃下在50μm厚的Kapton E高分子塑料片上制备了底栅结构a-Si∶H TFT阵列(20×20)。用傅里叶变换红外光谱仪表征了a-Si∶H薄膜的结构,用二探针法和四探针法分别表征了a-Si∶H薄膜和n+a-Si∶H薄膜的电导率。a-Si∶H薄膜中的H(原子数分数)约为15.6%,H主要以Si H和Si H2基团的形式存在,其电导率为8.2×10-7~8.8×10-6S/cm;n+a-Si∶H薄膜的电导率为3.8×10-3S/cm。所制备的TFT具有以下性能:Ioff≈1×10-14A,Ion≈1×10-9A,Ion/Ioff≈105,Vth≈5V,μ≈0.113cm2/(V.s),S≈2.5V/dec,满足TFT-LCD等平板显示器件的开关寻址电路要求。     

Si衬底上外延3C-SiC薄层的XPS分析

采用 HFCVD技术 ,通过两步 CVD生长法 ,以较低生长温度 ,在 Si( 1 1 1 )和 Si( 1 0 0 )衬底上同时外延生长 3C- Si C获得成功 .生长源气为 CH4 + Si H4 + H2 混合气体 ,热丝温度约为2 0 0 0℃ ,碳化和生长时基座温度分别为 950℃和 92 0℃ ,用 X射线衍射 ( XRD)和 X射线光电子能谱 ( XPS)等分析手段研究了外延层的晶体结构、组分及化学键能随深度的变化 .XRD结果显示出 3C- Si C薄层的外延生长特征 ,XPS深度剖面图谱表明薄层中的组分主要为 Si和 C,且 Si/C原子比符合 Si C的理想化学计量比 ,其三维能谱曲线进一步证明了外延层中 Si2 p和与 Cls成键形成