基片温度对基于Bi1.5Zn1.0Nb1.5O7栅绝缘层的ZnO基TFT性能的影响

在不同基片温度(RT、300、400、500和600℃)下,采用射频磁控溅射法制备了ZnO薄膜和BZN薄膜.研究表明,所制备的BZN薄膜拥有非晶态结构,ZnO薄膜具有c轴择优取向,在基片温度为500℃时,获得低的漏电流(10-7 A/cm2),比RT时的漏电流(10-4 A/cm2)低三个数量级.将所制备的ZnO薄膜和BZN薄膜分别作为ZnO-TFT的有源层和栅绝缘层,研究表明,在基片温度为500℃时,提高了器件性能,所取得的亚阈值摆幅(470 mV/dec.)是RT时的亚阈值摆幅(1 271 mV/dec.)的三分之一;界面态密度(3.21×1012 cm-2)是RT时的界面态密度(1.48×1013 cm-2)的五分之一.     

CdS薄膜的结构特性及其对Cu(In,Ga)Se2(CIGS)薄膜太阳电池的影响

报道了CdS薄膜的CBD法沉积及其结构特性,其中的水浴溶液包括硫脲、乙酸镉、乙酸铵和氨水溶液.研究了水浴溶液的pH值、温度、各反应物溶液的浓度和滴定硫脲与倾倒硫脲等基本工艺参数对CdS薄膜结构特性的影响.其中,溶液的pH值对CdS薄膜的特性起着关键的作用.XRD图显示了随着溶液pH值的变化,薄膜的晶相由六方相向立方相转变.CdS薄膜的这两种晶相对CIGS薄膜太阳电池性能的影响不相同.c-CdS(立方相的CdS)与CIGS之间的晶格失配和界面态密度分别为1.419%和8.507×1012cm-2,而h-CdS(六方相的CdS)与CIGS之间的晶格失配和界面态密度则分别为32.297%和2.792×1012cm-2.高效CIGS薄膜太阳电池需要的是立方相CdS薄膜.     

CdS薄膜的结构特性及其对Cu(In,Ga)Se2(CIGS)薄膜太阳电池的影响

报道了CdS薄膜的CBD法沉积及其结构特性,其中的水浴溶液包括硫脲、乙酸镉、乙酸铵和氨水溶液.研究了水浴溶液的pH值、温度、各反应物溶液的浓度和滴定硫脲与倾倒硫脲等基本工艺参数对CdS薄膜结构特性的影响.其中,溶液的pH值对CdS薄膜的特性起着关键的作用.XRD图显示了随着溶液pH值的变化,薄膜的晶相由六方相向立方相转变.CdS薄膜的这两种晶相对CIGS薄膜太阳电池性能的影响不相同.c-CdS(立方相的CdS)与CIGS之间的晶格失配和界面态密度分别为1.419%和8.507×1012cm-2,而h-CdS(六方相的CdS)与CIGS之间的晶格失配和界面态密度则分别为32.297%和2.792×1012cm-2.高效CIGS薄膜太阳电池需要的是立方相CdS薄膜.     

量子阱GaAs太阳电池的质子辐射效应

用I-V特性、光谱响应和深能级谱分析辐射效应,分析了1×109～2×1013cm-2,2MeV质子辐照量子阱GaAs太阳电池.结果表明,随辐照注量增大,电池Jsc,Voc,Pmax衰降程度增加;相同的注量,Pmax衰降程度最大.当注量大于3×1012cm-2时,Isc衰降程度比Voc的大;当注量小于3×1012cm-2时,Voc衰降程度比Isc的大;在900～1000nm波长范围内,2×1013cm-2辐照使量子阱光谱响应特性消失.这与量子阱结构受到损伤引入位于Ec-0.35eV的深能级有关.     

(NH4)2S硫化后ZnS/InP界面的电学特性

在(NH4)2S硫化后的n-型InP衬底上热蒸发ZnS薄膜制得Au/ZnS/InP(100)MIS器件,测得了其I-Ⅴ特性曲线以及3MHz下的高频G-V曲线和100Hz下的准静态G-V曲线.从这些曲线得到如下结果:正向饱和电流为7×10-13A;ZnS钝化下经硫化的n-型InP表面的固定电荷密度为-2.28×1011/cm2;禁带中的最低表面态密度约为1×1012cm-2·eV-1.上述结果表明经硫化后的ZnS/InP界面具有良好的界面特性.     

InGaAsP/InP Double Quantum Well Intermixing Induced by Phosphorus Ion Implantation

A quantum well intermixing(QWI) investigation on double quantum well(DQW) structure with two different emitting wavelength caused by phosphorus ion implantation and following rapid thermal annealing (RTA) was carried out by means of photoluminescence(PL). The ion implantation was performed at the energy of 120 kev with the dose ranging from 1 × 1011 cm-2 to 1× 1014 cm-2. The RTA was performed at the temperature of 700 ℃ for 30 s under pure nitrogen protection. The PL measurement implied that the band gap blue-shift from the upper well increases with the ion dose faster than that from lower well and the PL peaks from both QWs remained well separated under the lower dose implantation(～1×1011 cm-2 ) indicating that the implant vacancy distribution affects the QWI. When the ion dose is over ～ 1 × 1012 cm-2 , the band gap blue-shift from both wells increases with the ion dose and finally the two peaks merge together as one peak indicating the ion implantation caused a total intermixing of both quantum wells.     

(Bi0.88Ce0.12)2Ti2O7薄膜的结构及C-V特性

采用化学溶液分解法(CSD)在p型Si<100>衬底上制备了(Bi0.88Ce0.12)2Ti2O7薄膜,分别借助X线光电子能谱仪、紫外-可见分光光度计研究了薄膜的化学特性、紫外-可见吸收光谱等结构性能.结果表明,在烧绿石相Bi2Ti2O7薄膜中掺杂Ce3+取代部分Bi3+后,薄膜在高温退火下仍能保持原有的相结构.利用HP4192A型阻抗分析仪测试薄膜的电容-电压(C-V)特性,计算出600℃、650℃、700℃、750℃退火条件下薄膜的介电常数分别为144、190、214、176,固定电荷密度值分别为3.44×1011cm-2、5.82×1011cm-2、5.58×1011cm-2和2.49×1010cm-2.     

等离子体化学气相沉积非晶SiOx∶H（0≤x≤2.0）薄膜的红外光谱

以等离子体化学气相沉积法（PECVD）在300℃下用SiH4和O2混合气体制备了非晶SiOx∶H (a-SiOx∶H,0≤x≤2.0) 薄膜,并用傅里叶红外光谱（FT-IR）测试分析了薄膜中的Si—O—Si键红外吸收特性.Si—O—Si伸缩振动模在1050cm-1和1150cm-1附近有两个吸收峰,而弯曲振动模在800cm-1附近有一个吸收峰.1050cm-1和1150cm-1吸收带的吸收强度之和Isum与薄膜中的Si原子密度NSi之比Isum/NSi在氧含量x=0—2.0的范围内和x成正比.求得氧含量比例系数ASiO（Si—O谐振子强度的倒数）为1.48×1019cm-1.另外,a-SiO2薄膜的800cm-1和1050cm-1吸收峰的表观吸收系数αapp和膜厚d成正比:αapp=kd,求得吸收比例系数k分别为3.2×103和2.9×104cm-1.比较发现k值的大小和a-SiO2薄膜的致密性密切相关.利用上述ASiO和k比例系数,可快速简便地用非破坏性的FT-IR测定PECVD a-SiOx∶H的氧含量x以及a-SiO2的膜厚d.     

p-Si TFT栅绝缘层用SiNx薄膜界面特性的研究

以NH3和SiH4为反应源气体,在低温下采用射频等离子体增强化学气相沉积(RF-PECVD)法在多晶硅(p-Si)衬底上沉积了SiNx薄膜.系统地分析讨论了沉积温度、射频功率、反应源气体流量比对SiNx薄膜界面特性的影响.分析表明,沉积温度和射频功率主要是通过影响SiNx薄膜中的si/N比和H含量影响薄膜的界面特性,而NH3/SiH4流量比则主要通过影响薄膜中的H含量影响薄膜界面特性.实验制备的SiNx薄膜层中的固定电荷密度、可动离子密度、SiNx与p-si之间的界面态密度分别达到了1.7×1012/cm2、1.4×1012/cm2、3.5×1012/(eV·cm2),其界面特性达到了制备高质量p-si TFT栅绝缘层的性能要求.     

有机衬底SnO2∶Sb透明导电膜的研究

采用射频磁控溅射法在有机薄膜衬底上制备出SnO2∶Sb透明导电膜,并对薄膜的结构和光电特性以及制备参数对薄膜性能的影响进行了研究.制备的样品为多晶薄膜,并且保持了纯二氧化锡的金红石结构.SnO2∶Sb薄膜中Sb2O3的最佳掺杂比例为6%.适当调节制备参数,可以获得在可见光范围内平均透过率大于85%的有机衬底SnO2∶Sb透明导电薄膜,其电阻率～3.7×10-3Ω·cm,载流子浓度～1.55×1020cm-3,霍耳迁移率～13cm2·V-1·s-1.     

8英寸Si衬底上高质量AlGaN/GaN HEMT结构的生长

在8英寸(1英寸=2.54 cm)的Si衬底上采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)生长了高质量、无龟裂的GaN薄膜和AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)结构.通过调节应力调控层的结构,厚度为5 μm的GaN膜层翘曲度低于50 μm.采用X射线衍射(XRD)对GaN薄膜的(002)和(102)衍射峰进行扫描,其半峰全宽(FWHM)分别为182和291 arcsec.透射电子显微镜(TEM)截面图显示GaN外延层的位错密度达到了3.5×107/cm2,证实了在大尺寸Si衬底上可以制作高质量的GaN薄膜.AlGaN/GaN HEMT结构的二维电子气浓度和载流子迁移率分别为9.29×1012/cm2和2 230 cm2/(V·s).基于这些半绝缘AlGaN/GaNHEMT结构所制作的功率电子器件的输出电流可达20 A,横向击穿电压可达1 200 V.     

ECR-PEMOCVD法在GaAs(001)衬底上制备GaN量子点

报道了用电子回旋共振(ECR)等离子体增强金属有机化学气相沉积(PEMOCVD)方法在GaAs(001)衬底上成功地制备出GaN量子点.原子力显微镜(AFM)测量表明成核密度高达1010cm-2,量子点直径约为30nm.采用300℃低温氮化,600℃退火和500℃缓冲层,600℃退火工艺制备.GaN量子点的密度和大小由制备温度和时间所控制.最后讨论了量子点成核的机制.     

ZnO薄膜的射频磁控溅射制备及性能研究

采用射频磁控溅射法在玻璃衬底上制备出高质量的ZnO薄膜.对薄膜的结构和性能进行了研究.所制备的ZnO是具有六角纤锌矿结构的多晶薄膜,最佳择优取向为(002)方向.ZnO薄膜的霍尔迁移率和载流子浓度分别为8×104m2/(V·s)和11.3×1020 cm-3.     

RF-MBE生长AlN/GaN超晶格结构二维电子气材料

用射频等离子体辅助分子束外延技术(RF-MBE)在c面蓝宝石衬底上外延了高质量的GaN膜以及AlN/GaN超晶格结构极化感应二维电子气材料.所获得的掺Si的GaN膜室温电子浓度为2.2×1018cm-3,相应的电子迁移率为221cm2/(V*s);1μm厚的GaN外延膜的(0002)X射线衍射摇摆曲线半高宽(FWHM)为7′;极化感应产生的二维电子气室温电子迁移率达到1086cm2/(V*s),相应的二维电子气面密度为7.5×1012cm-2.     

直流反应磁控溅射Al,N共掺方法生长p型ZnO薄膜及其特性

报道了利用直流反应磁控溅射以Al,N共掺杂技术生长p型ZnO薄膜.ZnO薄膜在不同衬底温度下沉积于α-Al2O3(0001)衬底上,N来自NH3与O2的生长气氛,Al来自ZnxAl1-x(x=0.9)靶材.利用XRD,AFM,Hall,SIMS和透射光谱对其性能进行了研究.结果表明,ZnO薄膜具有高度c轴择优取向,450℃、600℃分别实现了p型转变,电阻率为102～103Ω*cm,载流子浓度为1015～1016cm-3,迁移率为0.5～1.32cm2/(V*s).薄膜中Al原子促进了N原子的掺入.实验还表明,p-ZnO薄膜在可见光区域具有很高的透射率(约为90%),室温下光学带宽为3.28eV.而在450℃生长的p-ZnO具有较小的晶粒度和表面粗糙度.     

缓冲层对太阳电池用ZnO:B薄膜结构及其光电性能的影响

通过优化ZnO缓冲层(buffer layer),有效地改善了由金属有机化学气相沉积(MOVCD)法制备的ZnO:B薄膜的光电特性。结果表明,"富氧"的缓冲层有效增加了ZnO:B-TCO的近红外区域透过率,使其更适应宽光谱薄膜太阳电池的发展要求。经过优化的ZnO:B,"类金字塔"状晶粒尺寸约300～500nm,波长550nm处绒度(haze)为10.8%,薄膜电子迁移率为20.7cm2/Vs,电阻率为2.14×10-3Ω.cm,载流子浓度为1.41×1020cm-3,且在400～1 500nm波长范围内的平均透过率为83%(含2mm厚玻璃衬底)。     

半绝缘SiC单晶电阻率均匀性研究

采用非接触电阻率面分布(COREMA)方法对本实验室生长得到的2英寸(50 mm)4H和6H晶型半绝缘SiC单晶片进行电阻率测试,结果发现数据的离散性大,低者低于测试系统下限105Ω.cm,高者高于其上限1012Ω.cm,甚至在同一晶片内会出现小于105Ω.cm,105~1012Ω.cm和大于1012Ω.cm的不同区域,而有的晶片则电阻率的均匀性较好。将SiC电阻率测试结果与二次离子质谱(SIMS)对晶体内主要杂质V,B和N含量测试结果相结合,初步探讨得到引起掺钒SiC单晶电阻率的高低及均匀性的变化由补偿方式决定,在深受主补偿浅施主模式下,V的浓度控制在2×1016~3×1017cm-3,N的浓度控制在1×1016cm-3左右,深受主钒充分补偿浅施主氮,制备得到的SiC单晶具有半绝缘性,且电阻率均匀性好。     

Pb(Sc1/2Ta1/2)O3铁电薄膜的制备及性能研究

用Pb(CH3COO)2·3H2O、Sc(CH3COO)3·xH2O和C10H25O 5Ta为原材料,乙二醇甲醚为溶剂,用改进的溶胶-凝胶(Sol-Gel)法在Pt/Ti/SO2/Si基片上成功地制备出ABO3钙钛矿型结构Pb(Sc1/2Ta1/2)O3(PST)铁电薄膜.该薄膜是研制铁电微型致冷器和非致冷热释电红外焦平面阵列的优选材料.对制备出的PST薄膜进行了介电、铁电和热释电性能测试.测试得到在1 kHz下PST薄膜的介电常数为570,介电损耗为0.02.铁电性能良好,剩余板化强度为3.8～6.0 μC·cm-2,矫顽场为40～45 kV·cm-1.热释电系数为4.0×10-4～20×10-4Cm-2K-1.     

GaN基功率型微波双异质结构场效应晶体管的技术发展

有关结果表明,在氨分子柬外延STE3N2系统中,以极高的温度(1 100-1 150℃)让氮化铝缓冲层进行增长是为DHFET(双异质结构场效应晶体管)通道获得高品质GaN(氮化镓)层的关键步骤.缓冲层从包含AlN(氮化铝)、A1GaN/AlN(氮化铝镓/氮化铝)超晶格与AlGaN(氮化铝镓)过渡层的c-蓝宝石衬底开始排列.透射电子显微镜的研究表明,穿透位错密度从AlN层的(2～4)×1010 cm-2逐渐减少到顶部GaN活动层的(9～10)×108 cm-2.结构质量的改善使得电子迁移率大幅度增长至600～650 cm2/V·s,而在一个1.5 μm厚、略含硅元素的GaN顶层中高达3×1016～5×1016 cm-3.这些结果表明生长于蓝宝石上的金属有机气相沉积GaN具有良好品质,并且比传统的分子束外延好几倍.在带有AlxGa1-xN顶部阻挡层(x=0.25-0.4)的双异质结构(DH)中使用这样一个GaN层可以让二维电子气中的电子面密度、迁移率与薄层电阻分别在1 300～1 700 cm2/V·s、(1.0～1.8)×1013 cm-2与230～400Ω/sq的范围内发生变化.该技术的应用以及为了在SiC(碳化硅)基板上生长而采用的DH设计使得我们可以为0.03～4.0 GHz的超宽频功率放大器(输出功率为2.5 W、增益为17～25 dB、效率为30％)制造出一个带有0.5 μm门信号宽度的DHFET.     

等离子体化学气相沉积非晶SiO_x∶H(0≤x≤2.0)薄膜的红外光谱

以等离子体化学气相沉积法 (PECVD)在 30 0℃下用 Si H4和 O2 混合气体制备了非晶 Si Ox∶ H(a- Si Ox∶ H,0≤ x≤ 2 .0 )薄膜 ,并用傅里叶红外光谱 (FT- IR)测试分析了薄膜中的 Si— O— Si键红外吸收特性 .Si— O— Si伸缩振动模在 10 5 0 cm- 1和 115 0 cm- 1附近有两个吸收峰 ,而弯曲振动模在 80 0 cm- 1附近有一个吸收峰 . 10 5 0 cm- 1和115 0 cm- 1 吸收带的吸收强度之和 Isum与薄膜中的 Si原子密度 NSi之比 Isum/ NSi在氧含量 x =0— 2 .0的范围内和 x成正比 .求得氧含量比例系数 ASi O (Si— O谐振子强度的倒数 )为 1.48× 10 1 9cm- 1 .