分子吸收光谱在半导体薄膜化学气相沉积中的应用

在化学气相沉积(CVD)生长半导体薄膜过程中,反应前体的浓度测量对于了解反应机理至关重要。紫外-可见吸收光谱和红外光谱是测量半导体薄膜CVD生长中分子浓度的主要工具,特别是可以实现气体浓度的原位测量。本文介绍了CVD中紫外-可见吸收光谱的测量系统,以及它们在测量Ⅲ～Ⅴ族气体浓度和确定在不同条件下化学反应路径中的应用。包括常见金属有机物等气体的吸收特征,紫外-可见吸收光谱在不同温度和压力下CVD过程中InN、GaN薄膜生长中的应用。本文也介绍了红外光谱分析方法在CVD中的应用,包括不同条件下TMG和NH₃气相反应机理的分析、SiC薄膜的元素成分分析以及GaN薄膜的气相反应速率的确定。     

磷掺杂对非晶硅薄膜结构及光电性能的影响

采用射频等离子增强化学气相沉积方法制备了磷掺杂氢化非晶硅(a-Si∶H)薄膜.通过Raman散射光谱研究了不同磷烷掺杂含量薄膜的微结构,利用分光光度计对薄膜的厚度、消光系数和折射率进行了模拟,用高阻仪测得了非晶硅薄膜暗电导率.结果表明:薄膜的中程有序度随着磷掺杂量φ(体积分数)的增加而减小;折射率在φ为0.8%时最大;...     

氮化硅薄膜生长随时间演化过程及其特性研究

氮化硅SiN_x薄膜凭借介电常数高和稳定性好的特点而被广泛应用于光电器件中,但薄膜的厚度对器件的性能有重要影响。针对此问题采用等离子体化学气相沉积技术,以高纯NH₃、N₂和SiH₄为反应气体,优化其他沉积参数,通过改变沉积时间来生长SiN_x薄膜。用X射线衍射谱(XRD),紫外-可见光光谱(UV-VIS)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和扫描电镜(SEM)对薄膜结构进行表征,详细研究了沉积时间与薄膜厚度的关系以及沉积时间对薄膜性能的影响。试验结果表明:所制备的样品为非晶SiN_x薄膜结构,薄膜厚度随沉积时间均匀增加;薄膜折射率随沉积时间的增加而增大,光学带隙基本不随时间变化。SEM测试结果表明,随着沉积时间增加,薄膜致密性与均匀性越来越好,氧含量也越来越少,说明薄膜致密性提高可以有效阻挡O原子进入薄膜,阻止后氧化现象的发生。     

电泳沉积制备LaMnO_3/石墨烯薄膜及其光催化性能

采用电泳沉积技术在氧化铟锡(indium tin oxide,ITO)导电玻璃基底上制备出LaMnO3/石墨烯薄膜。通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射、Raman光谱、紫外-可见吸收光谱和荧光光谱等测试手段探讨了电场强度、溶液的浓度、沉积时间等参数对薄膜结构和表面形貌的影响。结果表明,晶粒粒径约为20nm的LaMnO3较均匀地生长在石墨烯片上,且复合膜的厚度受到电场强度、电泳时间和悬浮液浓度的共同作用。光催化性能研究表明,LaMnO3/石墨烯薄膜的光催化活性显著优于纯LaMnO3薄膜,且还原氧化石墨烯的含量为2%时,该薄膜的光催化性能最好,3h内对直接绿的脱色率达到了98.8%。     

金属铝诱导法低温制备多晶硅薄膜

以氢气稀释的硅烷（SiH4）和硼烷（B2H6）为气源,利用等离子体增强化学气相沉积法（PECVD）制备出p型a-Si薄膜.采用铝诱导晶化技术对不同厚度的铝膜对a-Si薄膜晶化的影响进行了研究.实验中发现,铝膜溅射为10 s的非晶硅薄膜样品在450℃下退火10 min后,p型a-Si结构仍为非晶态,铝膜溅射为20 s的非晶硅薄膜在450℃下退火20 min后,p型a-Si薄膜开始晶化为polySi薄膜,并且铝膜厚度越厚,则a-Si薄膜晶化程度越强.     

不同退火温度In掺杂ZnO薄膜的表面形貌和光学性质

用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和紫外-可见分光光度计观察4%(原子分数)In掺杂ZnO薄膜的微结构、表面形貌和光学性质.微结构分析表明:薄膜仍为六角纤锌矿结构,由于In杂质的掺入,使得薄膜结晶度劣化,退火温度对薄膜微结构影响较小;表面形貌观察结果显示:薄膜表面凹凸不平,450 ℃退火处理薄膜表面最平坦,尺寸在50～100 nm之间小颗粒致密、均匀地分布于起伏的表面;紫外可见透射谱研究结果表明:随着退火温度升高,薄膜光学带宽E_g由3.267 eV减小到3.197 eV,该结果可能与薄膜表面残余应力发生变化密切相关.     

常压化学气相沉积法制备氟掺杂TiO_2自清洁薄膜

以四异丙醇钛[Ti(OC3H7)4,TTIP]和三氟乙醇(CF3CH2OH,TFE)为前驱体,采用常压化学气相沉积制备了氟(F)掺杂TiO2自清洁薄膜。通过扫描电镜、X射线衍射、紫外-可见透射光谱等手段对样品进行分析,研究了前驱体TFE的流量与薄膜性能之间的关系。结果表明:前驱体TFE的引入会在TiO2中掺入F并抑制薄膜中锐钛矿相的形成。光催化性能和亲水性能测试表明,沉积F掺杂TiO2薄膜的最佳TFE流量为5.94L/min。     

硼掺杂量对P型a-Si:H膜微结构和光/电学性能的影响

采用等离子体增强化学气相沉积法制备了不同硼掺杂比的P型a-Si:H系列薄膜。研究了硼掺杂比对P型a-Si:H薄膜微结构和光/电学性能的影响;同时,对最优掺杂比下的P型a-Si:H薄膜进行了真空退火处理,以研究薄膜晶体结构的改变对其光/电学性能的影响。结果表明:随着硼掺杂比的增加,P型a-Si:H薄膜的非晶结构没有实质改变,但其光学带隙及电学性能均有明显变化,总结出最佳硼掺杂比为1.0%。经真空退火处理后,P型a-Si:H薄膜的有序程度明显提高,光学带隙从1.81eV降低到1.72eV,电导率提高3个数量级。薄膜的晶体结构比硼掺杂量对薄膜电学性能的改善更为显著。     

氮化硅薄膜的热丝化学气相沉积法制备及微结构研究

采用热丝化学气相沉积法,以Sill4、NH3、N2为反应气源,通过改变氮气流量沉积氮化硅薄膜.通过紫外-可见(UV-VIS)光吸收谱、傅里叶红外透射光谱(FTIR)、X射线衍射谱(XRD)等测试手段对薄膜的光学带隙、键合特性及晶相进行表征与分析.结果表明:薄膜主要表现为Si-N键合结构,当N2流量从20 sccm变化到40 sccm时,热丝能够充分的分解N2,薄膜中N原子过量,其周围的Si和H能充分的与N结合.但由于N2的解离能较高,当N2流量高于40 sccm时,氮气在反应过程中对薄膜内的氮原子反而起到了稀释作用,薄膜的有序程度增大,光学带隙减小,致密性降低.当氮气流量达到150 sccm时,在2θ为69.5°处出现了晶化β-Si3 N4的尖锐衍射峰,其择优取向沿(322)晶向,且Si3 N4晶粒显著增大.因此,氮气流量对薄膜中的氮含量有显著影响,适当的增加氮气流量有利于制备出优质含有小晶粒β-Si3 N4薄膜.     

金属有机化学气相沉积法制备Al掺杂ZnO透明导电膜

采用自行开发的金属有机化学气相沉积(metal organic chemical vapor deposition,MOCVD)法,以乙酰丙酮锌和乙酰丙酮铝分别为锌源和铝源,以氮气为载气,在玻璃衬底上制备Al掺杂ZnO(Al-doped ZnO,ZAO)薄膜。通过改造MOCVD设备提高制备薄膜的稳定性和均匀性,研究了基片温度、载气流量、水蒸气等沉积条件对薄膜结构,沉积速率及其光、电性能的影响。用扫描电子显微镜、X射线衍射、紫外-可见分光光度计和四探针双电测电阻仪分别观察薄膜形貌结构,并测试其光、电性能。结果表明:薄膜为均匀、致密的纳米多晶薄膜,具有六角纤锌矿结构,且呈c轴择优取向生长;薄膜的(002)衍射峰与纯ZnO相比向低角度方向偏移,表明Al进入了ZnO晶格,并导致晶格膨胀;薄膜的紫外-可见光谱透过率在85%以上;电阻率最小可达10-4??cm。