具有低噪声及高线性度的高性能MOCVD-SiNx/AlN/GaN 毫米波MIS-HEMTs

文章在超薄势垒AlN/GaN异质结构上采用金属有机化学气相沉积（MOCVD）原位生长SiN_x栅介质,成功制备了高性能的SiN_x/AlN/GaN金属-绝缘体-半导体高电子迁移率晶体管（MIS-HEMTs）。深能级瞬态谱（DLTS）技术测试SiN_x/AlN的界面信息,显示其缺陷能级深度为0.236 eV,俘获截面为3.06×10^-19 cm^-2,提取的界面态密度为10¹⁰~10¹² cm^-2eV^-1,表明MOCVD原位生长的SiN_x可以有效降低界面态。同时器件表现出优越的直流、小信号和噪声性能。栅长为0.15 μm的器件在2 V的栅极电压（V_gs）下具有2.2 A/mm的最大饱和输出电流,峰值跨导为506 mS/mm,最大电流截止频率（f_T）和最大功率截止频率（f_MAX）分别达到了65 GHz和123 GHz,40 GHz下的最小噪声系数（NF_min）为1.07 dB,增益为 9.93 dB。V_ds = 6 V时对器件进行双音测试,器件的三阶交调输出功率（OIP3）为32.6 dBm,OIP3/P_dc达到11.2 dB。得益于高质量的SiN_x/AlN界面,SiN_x/AlN/GaN MIS-HEMT显示出了卓越的低噪声及高线性度,在毫米波领域具有一定的应用潜力。     

沉积气压对脉冲激光沉积CNx薄膜结构和摩擦学特性的影响

以脉冲激光沉积(PLD)的CNx材料为靶源,以单晶Si片为衬底,在N₂气压为2～11Pa 下PLD制备了CNx薄膜。采用X射线光电子能谱(XPS)、拉曼 (Raman)光谱、扫描 电子显微镜(SEM)和球盘式摩擦磨损试验机分别对薄膜的化学成分、价键状态、表面形貌和 摩擦性能进行了表征。结果表明:低沉积气压导致薄膜N含量的退化及耐磨性能的下降;沉 积气压介于5～8Pa时最利于sp³杂化键的形成,且薄 膜的N含 量缓慢下降,膜中比值x_sp²/x_sp³和ID/IG均减 小,x_sp²C-N/x_sp³C-N增加并趋于恒定,薄膜的耐磨性较好(约2.7～4.3×10 －15 m³·N－1·m－1),但摩擦系数相对较高(约0.24～0.25);过高的气压导致膜层中 N含量的下降和石墨化程度的增加,薄膜摩擦系数较低(约0.19), 但耐磨性呈下降趋势。     

柔性金属膜封装器件的水汽阻隔性能研究

通过UV树脂和柔性金属薄膜将干燥片和透气绝缘的聚二甲基硅氧烷(PDMS)膜封装在器件中, 利用钙(Ca)膜电学测试方法测定封装结构的水汽透过率 (WVTR),研究了该封装方法的水汽阻隔性能。实验结果表明, Ca膜蒸镀时的温度调控极大影响Ca膜均 匀性和表面形貌,从而影响器件的水汽透过率检测结果。本文提出的柔性金属封装方法具有 良好的水汽阻 隔性能,其WVTR在封装90h后仍达到5×10－4 g/m²/day 以下,水汽主要从器件周围的UV树脂渗透,与传统薄膜封装的水汽渗透机制有很大不同。     

CaSi2O2N2:Ce3+/Eu2+荧光粉的发光性能研究

采用高温固相反应法制备了CaSi₂O₂N₂:C e³⁺/Eu ²⁺荧光粉,研究了分别掺杂Ce³⁺、Eu²⁺及Ce³⁺/Eu²⁺共掺 杂时荧光粉 的发光特性。CaSi₂O₂N₂:Ce³⁺在333 nm激发下得到宽波段的发射谱,发射峰 位于395nm,随着Ce³⁺浓度的增大,发 射波长出现明显的红移,猝灭浓度为1mol%。CaSi₂O₂N₂:Eu²⁺在397nm激发下得到峰值位于540nm处的宽波段发射谱, 猝灭浓度为1mol%。对于Ca0.99－2xSi₂O₂N₂:xCe ³⁺,xLi⁺,0.01Eu²⁺荧光粉,在333nm激发下,位于395nm处的发射峰十分微 弱,在540nm处有宽带发射,随着Ce³⁺浓度增大,位于540nm处的Eu²⁺的特征 发射显著增强。对于Ca0.98－ySi₂O₂N₂: 0.01Ce³⁺,0.01Li⁺,yEu²⁺荧光粉,在激发光波长 为333nm,Eu²⁺浓度较低时,可以观察到两个发射带,峰值分 别位于395nm及540nm,随着Eu²⁺浓度增加,位于395nm的 发射强度一直减小,而540nm处的发射强度先增加后减小,猝灭浓 度为0.4mol%。证实了Ce³⁺,Eu²⁺之间发生了有效的能 量传递。计算出Ce 3+、Eu²⁺之间能量传递的效率ηT,在Eu²⁺浓 度为 1mol%时ηT趋于饱和,达到97.7%。通过计算,得到Ce3+ 与Eu²⁺之间的能量传递方式为电偶极-电偶极相互作用。     

InyAl1-yAs线性渐变缓冲层对InP基HEMT材料性能的影响

采用气体源分子束外延（GSMBE）技术,研究了InP衬底上In_yAl_1-yAs线性渐变缓冲层对In_0.66Ga_0.34As/In_yAl_1-yAs高迁移率晶体管（HEMT）材料特性影响。研究了不同厚度和不同铟含量的In_yAl_1-yAs线性渐变缓冲层对材料的表面质量、电子迁移率和二维电子气浓度的影响。结果表明,在300 K（77 K）时,电子迁移率和电子浓度分别为8 570 cm²/（Vs）^-1（23 200 cm²/（Vs）-1）3.255E12 cm^-2（2.732E12 cm^-2）。当In_yAl_1-yAs线性渐变缓冲层厚度为50 nm时,材料的表面形貌得到了很好的改善,均方根粗糙度（RMS）为0.154 nm。本研究可以为HEMT器件性能的提高提供强有力的支持。     

SiO2钝化膜对非极性AlGaN-MSM紫外探测器的影响

采用SiO₂钝化膜方法对引入低温AlN插入层的高 温MOCVD外延生长的未掺杂的非极性AlGaN外 延薄膜制备了金属-半导体-金属(MSM)结构的紫外光电探测器。研究了磁控溅射SiO₂钝 化膜对探测器光电性能的提 升。暗电流测试表明,钝化处理使探测器的暗电流可以降低了2-3个数量级。在5V偏压下 , 通过光谱响应测试发现,经过钝化处理的探测器在300 nm处具有陡峭 的截止边,具有很好 的深紫外特性,光谱响应范围提高了3个数量级,抑制比高达10⁵。     

MgF2/Se薄膜封装层对OLED性能及寿命的影响

有机电致发光器件(OLEDs)在使用过程中,易受到 空气中水汽、氧气及其它污染物的影响从而导致其工作寿命降低。本文将具有良好光透过率 和热稳定性的MgF₂薄膜与在水汽和氧气中具有良好稳定性的Se薄膜通过真空蒸镀制成复 合薄膜作为OLEDs的封装层,以达到提高器件使用寿命的目的。器件各功能层蒸镀完成后, 保持真空度(3×10－4 Pa)不变,在阴极表面蒸镀MgF₂/Se薄 膜封装层。比较 了绿光OLED器件(器件结构为ITO/CuPc/NPB/Alq₃:C-545T/Alq ₃/LiF/Al)封装前后的亮度-电压-电流密度特性、电致发光光谱及寿命。研究 发现,经过MgF₂/Se封装后,器件的电流密度-电压特性、亮度和发光光谱几乎没 有受到影响,二者的光谱峰都在528 nm处,色坐标(CIE)分别为(0.3555,0.6131)和(0.3560,0.6104),只是起亮电压由3V变为4V;器件的寿命由原来的175h变为300h,提高了1.7倍 。因此,MgF₂/Se薄膜是一种有效的OLEDs无机薄膜封装层。     

热处理温度对Li2SrSiO4:Eu2+发光性能的影响

采用高温固相反应法制备一种白光发光二极管(LED )用黄色荧光粉Li₂Sr(1－x)SiO₄:xEu²⁺, 研究测试温度和退火温度对Li₂Sr(1－x)SiO₄:xEu²⁺荧光粉发光性能的影响。实验发现,对于 不同掺杂浓度的样品,在不同测试温度下,经过热处理后的样品与未处理样品相 比,激发和发射光谱强度得到普遍提高,原因是热处理后晶体结构的完整性得到 提高。在变温测试下,Li₂Sr(1－x)SiO₄:xEu²⁺的发光性能总体是随着测试温度升高而 下降,但在短波长(500～550nm)范围内的发光性能随着温度升高 而增强。分析表明,这与Li₂SrSiO₄基质材料的晶体结构和掺杂元素有关。     

WO3对Rubrene/C70有机太阳能电池性能的改善

研究了WO₃对Rubrene/C₇₀有机太阳能电池 (OSCs)性能的 改善,制备了结构为ITO/WO₃/Rubrene/C₇₀/BCP/Al的OSCs,其中WO₃插入在I TO和Rubrene中间作为阳极修饰层。通过优化WO₃的厚度,研究了WO₃对OSCs性能的改善及其作用机理。实验发现,器件的短路电流Jsc、开路电压V_oc、 填充因子(FF)、光电转换效率(PCE)和串联电阻Rs等性能参数随WO₃厚度的变化呈规律性变化;当 WO₃厚度小于80 nm时,器件PCE随着厚度的增加不断增大;当W O ₃厚大于80 nm时,器件PCE随着厚度的 增加不断减小;当WO₃厚度为80 nm 时,器件PCE达到最高为1.03%, 相应的J sc、V_oc、FF分别为2.81mA·cm－2、 0.83V、43.85%,Rs为45.3Ω·cm²,对比没有WO₃修饰层, 器件的J_sc、V_oc、FF和PCE分别提高了31%、137%、17%,Rs降低了33%。     

用溶胶-凝胶法制备的Cu2Bi2Cr2O8薄膜 及其光学和铁磁性能研究

以硝酸铜Cu(NO₃)₂·3H₂O、硝酸铬Cr(NO₃)₃·9H₂O、硝酸铋Bi(NO₃)₃·3H₂O和乙二醇为原料,利用溶胶-凝胶工艺在石英衬底上制备了纳米Cu₂Bi₂Cr₂O₈薄膜。通过X射线衍射(X-Ray Diffraction, XRD)和拉曼测试对样品进行了表征。结果表明,Cu₂Bi₂Cr₂O₈薄膜具有良好的光学特性,其禁带宽度为1.49 eV;在磁性测试方面,Cu₂Bi₂Cr₂O₈薄膜呈现出了良好的铁磁性。     

Materials characterization of WNxCy, WNx and WCx films for advanced barriers

A ternary WN_xC_y system was deposited in a thermal ALD (atomic layer deposition) reactor from ASM at 300 °C in a process sequence using tungsten hexafluoride (WF₆), triethyl borane (TEB) and ammonia (NH₃) as precursors. The WC_x layers were deposited by a novel ALD process at a process temperature of 250 °C. The WN_x layers were deposited at 375 °C using bis(tert-butylimido)-bis-(dimethylamido)tungsten (^tBuN)₂(Me₂N)₂W (imido-amido) and NH₃ as precursors. WN_x grows faster on plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) oxide than WC_x does on chemical oxide. WN_xC_y grows better on PECVD oxide than on thermal oxide, which is opposite of what is seen for WN_x. In the case of the ternary WN_xC_y system, the scalability towards thinner layers and galvanic corrosion behavior are disadvantages for the incorporation of the layer into Cu interconnects. ALD WC_x based barriers have a low resistivity, but galvanic corrosion in a model slurry solution of 15% peroxide (H₂O₂) is a potential problem. Higher resistivity values are determined for the binary WN_x layers. WN_x shows a constant composition and density throughout the layer.     

Performance improvement of c-Si solar cell by a combination of SiNx/SiOx passivation and double P-diffusion gettering treatment

SiN_x/SiO_x passivation and double side P-diffusion gettering treatment have been used for the fabrication of c-Si solar cells. The solar cells fabricated have high open circuit voltage and short circuit current after the double P-diffusion treatment. In addition to better surface passivation effect, SiN_x/SiO_x layer has lower reflectivity in long wavelength range than conventional SiN_x film. As a consequence, such solar cells exhibit higher conversion efficiency and better internal quantum efficiency, compared with conventional c-Si solar cells.     

Nickel silicidation techniques for strained Si1?xGex, Si1?x?yGexCy, and Si1?yCy alloys material-device applications

A nickel silicide process for Si_1-xGe_x, Si_1-x-yGe_xC_y, and Si_1-yC_y alloy materials compatible with Si technology has been developed. Low-resistivity-phase (12–20 μΘ cm) nickel silicides have been obtained for these alloys with different low sheet-resistance temperature windows. The study shows that thin (15–18 nm) silicide layers with high crystalline quality, smooth silicide surface, and smooth interface between silicide and the underlying material are achievable. The technique could be used to combine the benefits of Ni silicide and Si_1-xGe_x, Si_1-x-yGe_xC_y, and Si_1-yC_y alloys. The technique is promising for Si or Si_1-xGe_x, Si_1-x-yGe_xC_y, and Si_1-yC_y alloy-based metal-oxide semiconductor, field-effect transistors (MOSFETs) or other device applications.     

微波法制备高活性H1-xSr2Nb3-xMoxO10 (x = 0, 0.05, 0.1, 0.15 and 0.2) 光催化剂

通过微波辅助法制备出高活性H1-xSr2Nb3-xMoxO10光催化材料,制备过程和时间均被大大缩短。采用X射线粉末衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、紫外-可见吸收吸收光谱（UV-Vis DRS）等表征其材料性能。考察了催化材料在40W汞灯辐照下催化降解甲基橙的催化性能。实验结果表明,MoO3的掺入量为15%（摩尔分数）时,材料的光催化性能最优。     

H2对UHV/CVD低温选择性外延生长Si1-xGex的影响

利用超高真空化学气相沉积(UHV/CVD)成功实现了Si_1-xGe_x的低温选择性外延生长,并研究了H2对选择性外延生长的影响及其作用机理. 以SiH4和GeH4为反应气源,在开有6mm×6mm窗口氧化硅片上进行Si_1-xGe_x外延层的生长.首先分别以不含H2(纯GeH4)和含H2(90% H2稀释的GeH4)的两种Ge源进行选择性外延生长.通过SEM观察两种情况下氧化硅片表面,发现H2的存在对选择性外延生长有至关重要的作用.接着以90% H2稀释的GeH4为Ge源,变化Si源和Ge源的流量比改变H2分压,以获得SiH4和GeH4 (90% H2）的最佳流量比，使外延生长的选择性达到最好. 利用SEM观察在不同流量比时，经40min外延生长后各样品的表面形貌，并对其进行比较，分析了H2分压在Si_1-xGe_x选择性外延生长中的作用机理.     

Integration of HfxTayN metal gate with SiO2 and HfOxNy gate dielectrics for MOS device applications

Interaction of Hf_xTa_yN metal gate with SiO₂ and HfO_xN_y gate dielectrics has been extensively studied. Metal-oxide-semiconductor (MOS) device formed with SiO₂ gate dielectric and Hf_xTa_yN metal gate shows satisfactory thermal stability. Time-of-flight secondary ion mass spectroscopy (TOF-SIMS) analysis results show that the diffusion depths of Hf and Ta are less significant in SiO₂ gate dielectric than that in HfO_xN_y. Compared to HfO_xN_y gate dielectric, SiO₂ shows better electrical properties, such as leakage current, hysteresis, interface trap density and stress-induced flat-band voltage shift. With an increase in post metallization annealing (PMA) temperature, the electrical characteristics of the MOS device with SiO₂ gate dielectric remain almost unchanged, indicating its superior thermal and electrical stability.     

WO3/NiWO4复合薄膜的制备及其光电化学性能

采用两步水热法在导电玻璃(FTO)上制备了WO₃/NiWO₄复合薄膜。通过XRD,SEM表征了WO₃/NiWO₄复合薄膜的组成结构及微观形貌,利用UV-Vis、光电流测试、光电催化测试和交流阻抗测试分析了WO₃/NiWO₄复合薄膜的光电性能。结果表明:WO₃/NiWO₄复合薄膜相较于WO₃薄膜具有更好的光吸收特性、光电流密度和光电催化活性,其中水热反应3h的WO₃/NiWO₄复合薄膜的光电化学性能最佳。WO₃/NiWO₄-3h在1.4V(vs.Ag/AgCl)时的光电流密度为1.94mA/cm²,光电催化210min对亚甲基蓝溶液的降解效率为57.1%。交流阻抗图谱表明WO₃/NiWO₄薄膜的电荷转移电阻小于WO₃薄膜,光电化学性能更优。     

利用拉曼谱鉴别锗硅合金微结构变化

随着硅浓度的增大,计算的拉曼谱结果表明,Ge-Si模式和Si-Si模式向高波数移动,而Ge-Ge模式向低波数移动,这种拉曼谱的变化强烈的依赖于合金微结构的变化。它的模式频率的线性变化依赖于Ge/Si的力学常熟的变化。这种现象可以用来鉴别合金中Si含量的浓度。可以通过拉曼散射表征这种复杂的微结构变化。     

WO3/SnO2复合薄膜的制备及光电性能

采用水热法和电化学沉积法,成功制备了包覆有SnO₂纳米颗粒的WO₃纳米棒阵列薄膜,退火处理后形成WO₃/SnO₂异质结复合薄膜。通过改变SnO₂的沉积时间得到了复合薄膜的最佳制备条件。采用XRD,FESEM对WO₃/SnO₂复合薄膜的物相和形貌进行了分析,通过电化学工作站对WO₃/SnO₂复合薄膜的光电性能进行了研究,结果表明,电沉积时间为120 s时,WO₃/SnO₂复合薄膜具有最小的阻抗,且在0.6 V的偏压下光电流密度为0.46 mA/cm²,相比于单一WO₃纳米棒薄膜,表现出更好的光电化学性能。     

Fabrication and electrical characteristics of ultrathin (HfO2)x(SiO2)1−x films by surface sol-gel method and reaction-anneal treatment

Hafnium oxide (HfO₂) films were deposited on Si substrates with a pre-grown oxide layer using hafnium chloride (HfCl₄) source by surface sol-gel process, then ultrathin (HfO₂)_x(SiO₂)_1−x films were fabricated due to the reaction of SiO₂ layer with HfO₂ under the appropriate reaction-anneal treatment. The observation of high-resolution transmission electron microscopy indicates that the ultrathin films show amorphous nature. X-ray photoelectron spectroscopy analyses reveal that surface sol-gel derived ultrathin films are Hf-Si-O alloy instead of HfO₂ and pre-grown SiO₂ layer, and the composition was Hf_0.52Si_0.48O₂ under 500 °C reaction-anneal. The lowest equivalent oxide thickness (EOT) value of 0.9 nm of film annealed at 500 °C has been obtained with small flatband voltage of −0.31 V. The experimental results indicate that a simple and feasible solution route to fabricate (HfO₂)_x(SiO₂)_1−x composite films has been developed by means of combination of surface sol-gel and reaction-anneal treatment.