硼掺杂对非晶硅薄膜微结构和光电性能的影响

以硅烷 (SiH4 )和硼烷 (B2 H6)为气相反应先驱体 ,采用等离子体增强化学气相沉积法 (PECVD)制备出轻掺硼非晶氢硅薄膜。X射线衍射、原子力显微镜和光、暗电导测试表明 ,一定程度的硼掺杂提高了非晶氢硅薄膜的电导率 ,降低了非晶氢硅薄膜的光、暗电导比 ,并促进了非晶氢硅薄膜中硅微晶粒的生长。红外吸收谱研究预示了大量的硼原子与硅、氢原子之间能形成某些形式的复合体 ,仅有少量硼元素对P型掺杂有贡献。     

硼掺杂对非晶硅薄膜微结构和光电性能的影响

以硅烷（SiH4)和硼烷（B2H6）为气相应反应先驱体，采用等离子体增强化学气相沉积法（PECVD）制备出轻掺硼非昌氢硅薄膜，X射线衍射，原子力显微镜和光，暗电导测试表明，一定程度的硼掺杂提高了非晶氢硅薄膜的电导率，降低了非晶氢硅薄膜的光，暗电导比，并促进了非晶氢硅薄膜中硅微晶粒的生长，红外吸为研究预示了大量的硼原子与硅，氢原子之间能形成某些形式的复合体，仅有少量硼元素对P型掺杂有贡献。     

工艺条件对硼掺杂纳米硅薄膜微结构及力学性能的影响

采用射频和直流偏压(RF+DC)双重激励源,在等离子体增强化学气相沉积(PECVD)系统中成功制备了掺硼纳米硅薄膜.改变衬底温度、射频功率和退火温度几个关键工艺参数,利用拉曼(Raman)谱仪、薄膜测厚仪和原子力显微镜(AFM)对掺硼纳米硅薄膜的微结构进行了分析;应用纳米压痕法研究了艺条件对薄膜弹性模量及硬度等力学性能的影响关系.结果表明:薄膜晶态比、平均晶粒大小随着衬底温度的升高均有增大趋势;射频功率对提高薄膜生长速率存在最优值条件;退火对本征和掺硼薄膜表面形貌特征有较大影响,退火后掺硼薄膜表面粗糙度增大明显.薄膜弹性模量及硬度很大程度上受射频功率和后序处理条件的影响,退火使薄膜的力学性能有所提高.针对实验现象,从薄膜结构方面进行了相关的理论阐释.     

硼掺杂对热丝CVD法制备纳米晶硅薄膜微结构与光电性能的影响

采用热丝化学气相沉积法制备了不同B2H6掺杂比例(B2H6/SiH4为2%~15%)的p型纳米晶硅薄膜,通过探索B2H6掺杂比例、晶化率、光学带隙和电学性能(电导率、载流子浓度、霍尔迁移率)之间的关系以及薄膜掺杂机理来研究B2H6掺杂比例对薄膜微结构和光电性能的影响。在掺杂比例为11%时成功获得了电导率为32 S/cm的高电导率硼掺杂nc-Si∶H薄膜。     

衬底温度对低温制备纳米晶硅薄膜的影响

采用传统的射频等离子体增强化学气相沉积技术,在较高的工作气压130Pa和较高的射频功率70W下,在＞100℃的低温下,以0.14nm/s速率制备出优质的纳米晶硅薄膜.研究结果表明,薄膜晶化率和沉积速率与衬底温度有密切关系.当衬底温度＞100℃,薄膜由非晶相向晶相转化,随着衬底温度的进一步升高,薄膜晶化率增大,当温度为300℃时,薄膜的晶化率达82%,暗电导率为10-4·cm-1数量级,激活能为0.31eV.当薄膜晶化后,沉积速率随衬底温度升高而略有增加.     

掺硼对超纳米金刚石薄膜的影响

采用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)技术,利用氩气、甲烷、二氧化碳混合气体,制备出平均晶粒尺寸在7.480 nm左右,表面粗糙度在15.72 nm左右的高质量的超纳米金刚石薄膜;在此工艺基础上以硼烷作为掺杂气体,合成掺硼的金刚石薄膜.表征结果显示在一定的浓度范围内随着硼烷气体的通入,金刚石薄膜的晶粒尺寸及表面粗糙度增大、结晶性变好,不再具有超纳米金刚石膜的显微结构和表面形态;同时膜材的物相组成也发生改变,金刚石组份逐渐增多,并且膜层内出现了更明显的应力以及更好的导电性能.     

铝掺杂对硼化锆薄膜微结构及电学性能的影响

二硼化锆(ZrB₂)具有优异的电学性能、热稳定性和力学性能,广泛应用于微电子产品和高温陶瓷领域,采用元素掺杂的方法可以对其成分和微观组织结构进行调控。采用磁控共溅射技术在Si(100)基底上制备了不同Al含量的ZrB₂薄膜,利用X射线光电子能谱、扫描电子显微镜、原子力显微镜、X射线衍射和四点探针仪分析了Zr-Al-B薄膜的化学成分、微结构和电学性能。研究结果表明：铝掺杂会影响硼化锆薄膜的成分和微观结构,进一步影响其电学性能。不同Al溅射功率下制得的薄膜表面平整,结构致密且为多晶结构;随着Al/Zr原子比的增加,薄膜结构从纯ZrB2晶相转变为ZrB₂和Al₂O₃复合相;薄膜电阻率呈现先降低后上升趋势,电阻率最小为0.027Ω·cm,表明掺入少量Al可以提高硼化锆薄膜的电学性能。     

掺杂浓度对多晶硅纳米薄膜应变系数及其线性度的影响

利用低压化学气相沉积（LPCVD）技术制备了不同掺杂浓度的多晶硅纳米薄膜,并对样品的压阻特性进行了测试．采用最小二乘法对实验数据进行拟合,得到了应变系数及其线性度与掺杂浓度的关系．实验结果表明：掺杂浓度从8．1×10^18cm^-3变化至7．1×10^20cm^-3,多晶硅纳米薄膜的纵向和横向应变系数先增加再减小,最后基本不再随掺杂浓度而变化,且纵向应变系数大于横向应变系数：掺杂浓度低于4.1×10^19cm^-3时,应变系数的非线性较大,且随掺杂浓度的升高而迅速减小;掺杂浓度高于4．1×10^19cm^-3时,应变系数的非线性较小并出现波动现象,同时纵向应变系数的非线性小于横向应变系数的非线性．利用隧道压阻理论对实验结果进行了分析．结合以前的研究结果可知,适合传感器制作的多晶硅纳米薄膜的优化掺杂浓度应为（2．0～4．1）×10^20cm^-3,为进一步利用多晶硅纳米薄膜制作传感器提供了非常有价值的参考信息．     

Y2O3掺杂对低压氧化锌压敏电阻材料结构和电学性能的影响

通过掺杂研究了微量Y2O3对低压氧化锌压敏电阻的电性能影响,并采用SEM测试手段对其微观组织结构进行了分析研究,从理论上探讨了Y2O3影响低压氧化锌压敏电阻电性能与组织的机理.研究结果表明,在0～0.07%(摩尔分数)掺杂范围内,随着Y2O3含量的增加,低压氧化锌压敏电阻的电场强度明显提高;当Y2O3含量超过0.07%时,电场强度又呈下降趋势.低压氧化锌压敏电阻掺杂Y2O3后,非线性指数α增大,漏电流IL减小,但当掺杂量在0.06%～0.09%(摩尔分数)的范围内,漏电流IL和非线性指数α的变化不大.其原因是Y2O3加入到氧化锌压敏电阻中,Y主要以固溶的形态分布于ZnO晶内和晶界处,使ZnO晶体的自由电子浓度增大,进而使填隙锌离子Zni的总浓度下降,引起填隙锌离子的传质能力下降,抑制了ZnO晶粒的生长,因而晶粒尺寸随Y2O3掺杂量的增加而减小.     

Ge1-xCx薄膜的制备及红外特性的研究

利用等离子体化学气相沉积(PECVD)法制备出Ge1-xCx薄膜,并系统地研究了工艺参数对薄膜成分的影响,以及不同组分Ge1-xCx薄膜的红外光学特性.结果表明,薄膜中的C含量随着CH4/GeH4气体流量比的增大而增大;薄膜的红外折射率随组分的不同在2～4范围内变化;薄膜的沉积速率随射频功率增大而增大,但当功率达到60 W以后其变化不明显;沉积速率随温度的增加而减少;该薄膜具有透长波红外的性能.     

基于PECVD方法制备的透明硅氧烷（SiOxCyHz）阻隔薄膜特性研究

柔性、透明的高阻隔性薄膜在有机太阳能薄膜电池、柔性有机发光二极管、电子纸和真空绝热板等领域都有需求。采用对电极辊结构的等离子体增强化学气相沉积方法,卷对卷的方式在聚酯(PET)基膜上,以硅醚(HMDSO)为单体,氧气(O₂)为反应气体,制备了柔性硅氧烷(SiOxCyHz)薄膜。研究了膜厚,氧气/单体比例、压力等参数对透水率(WVTR)的影响规律、测试了膜层的组分、透射光谱、应力等特性。研究结果表明,透水率随硅氧烷薄膜厚度增大而减小,随氧气/单体比例增大而减小,随压力减小而增大。500 nm厚的硅氧烷薄膜透水率低于5×10^-3g/(m²·day),可见光谱段(380-760 nm)透光率达到88.6%,表面粗糙度为1.8 nm,薄膜应力随薄膜厚度增加显著增大。     

PECVD制备氢化非晶硅薄膜的氢含量研究

采用等离子增强化学气相沉积工艺在硅片上制备a-Si:H薄膜,用傅里叶变换红外光谱仪测试薄膜的红外光谱吸收峰。研究了衬底温度、工艺压强和氢气稀释比对a-Si:H薄膜中氢含量的影响。结果表明,随着衬底温度升高,氢含量显著减小;压强增大时,氢含量也增大;氢气稀释比增大,氢含量反而减小。选择适当的工艺参数,可以控制a-Si:H薄膜的氢含量,从而改善a-Si:H薄膜性能和微结构。研究结果对低温多晶硅制造工艺也有一定的指导意义。     

PECVD方法用于梯度薄膜材料的研究

本文研究了ＰＥＣＶＤ方法制备Ｓｉ－Ｏ－Ｍ系梯度薄膜材料，并运用计算机控制技术成功地制备了涂层折射率随膜深成正弦波形式连续变化的Ｒｕｇａｔｅ单通带滤波器样品。结果表明，采用ＰＥＣＶＤ方法可以制备性能上乘、结构复杂的梯度薄膜材料，ＰＥＣＶＤ方法在研究、开发高级光学涂层领域有着宽广的应用前景。     

CVD金刚石薄膜的介电性能研究

对直流电弧等离子体ＣＶＤ制备的金刚石薄膜的介电性能进行了研究，结果表明，金刚石薄膜的介电性能主要取决于样品的多昌性质以及表面和晶界处的非金刚石相和杂质成分。     

近距离升华制备CdTe掺Te薄膜的结构与电性能研究

采用近距离升华(Close-Spaced-Sublimation,CSS)技术制备CdTe及掺Te薄膜.并利用XRF、XRD、SEM及Hall系统研究了其含量、结构、表面形貌和电性能.结果表明,CSS技术制备的CdTe薄膜晶形好,晶粒度较RF方法制备的薄膜增大约100倍.Te掺入CdTe薄膜后,改变了CdTe膜的结晶特性,适当掺入Te可以促进CdTe晶格的生长,并导致Cdrre膜晶格常数变大.薄膜面电阻率降低,面载流子浓度增大,以及载流子迁移率的增大,表明掺杂Te后CdTe膜的电导性能大大改善.     

直流磁控溅射制备ZnO薄膜的结构及电学性质研究

本文采用直流反应磁控溅射方法在平面玻璃上制备了ZnO薄膜.所得的ZnO薄膜利用X光衍射,扫描电子显微镜和原子力显微镜进行分析和表征.实验结果表明,ZnO薄膜的结构和电学性质与合成条件密切相关.并测试了ZnO薄膜的温差电动势,得出薄膜中的载流子浓度越大,温差电动势率越小;ZnO薄膜厚度越大,温差电动势率越小.本文对其结果进行了理论分析.     

高功率脉冲磁控溅射制备ZnO薄膜的研究进展

氧化锌薄膜材料由于具有高电导率、良好的光学透过率、原料储存丰富、成本低廉的特点,被认为是最具有潜力的透明导电薄膜.特别是其宽禁带(3.37eV)和高达60meV的激子束缚能,使其在环境温度制备同质结发光器件、太阳能电池电子传输层具有巨大的应用前景.然而,传统制备方法难以实现薄膜质量的综合调控,存在p-ZnO稳定性差、制...     

热处理对溶胶-凝胶法制备ZnO薄膜性能的影响

以(CH3COO)2Zn·2H2O为前驱物,利用溶胶-凝胶旋转涂膜法以普通玻璃为基底制备ZnO薄膜。分别采用X射线衍射仪、紫外-可见分光光度计和扫描电子显微镜等对ZnO薄膜的物相组分、透射率和表面形貌进行测量与表征。研究了热处理温度对ZnO薄膜的物相结构和光学特性的影响。实验结果表明,ZnO薄膜的物相结构和可见光透射率都与热处理温度有关,随着热处理温度升高,ZnO薄膜的晶粒尺寸增大,晶格常数逐渐减小,薄膜的透射率增大。     

用PECVD工艺制备功能装饰氧化硅薄膜的性能

用PECVD技术制备氧化硅薄膜,研究了生成样品的位置对薄膜成分、结构和性能的影响,探讨了制备兼具高透光性和耐刮擦性的功能装饰氧化硅薄膜的方法。结果表明,在阳极位置生成的薄膜具有Si(CH3)nO有机氧化硅结构,在380~780 nm波长范围内透光率高达90%~98%,但是薄膜的结构疏松,硬度仅为2 GPa。提高制备温度可使薄膜硬度提高至6 GPa,但是透光率略有降低;在阴极位置生成的薄膜具有无机氧化硅复合非晶碳结构,薄膜结构致密,硬度可达15 GPa,但是在380~780 nm波长范围内透光性差;增加O2反应气体可促使碳与氧反应生成二氧化碳,非晶碳结构消失,薄膜透光率提高到99%,但是硬度降低到9 GPa。     

Thermal and Electrical Properties of a Suspended Nanoscale Thin Film

This paper reports on measurements of in-plane thermal conductivities, electrical conductivities, and Lorentz number of two microfabricated, suspended, nanosized thin films with a thickness of 28 nm. The effect of the film thickness on the in-plane thermal conductivity is examined by measuring other nanofilm samples with a thickness of 40 nm. The experimental results show that the electrical conductivity, resistance–temperature coefficient, and in-plane thermal conductivity of the nanofilms are much smaller than the corresponding bulk values from 77 to 330 K. However, the Lorentz number of the nanofilms is about two times that of the bulk value at room temperature, and even up to three times that of the bulk value at 77 K. These results indicate that the relation between the thermal conductivity and electrical conductivity of the nanofilms does not follow the Wiedemann–Franz law for bulk metallic materials.