栅漏间表面外延层对4H-SiC功率MESFET击穿 特性的改善机理与结构优化

本文提出了一种带栅漏间表面p型外延层的新型MESFET结构并整合了能精确描述4H-SiC MESFET工作机理的数值模型,模型综合考虑了高场载流子饱和、雪崩碰撞离化以及电场调制等效应. 利用所建模型分析了表面外延层对器件沟道表面电场分布的改善作用,并采用突变结近似法对p型外延层参数与器件输出电流(I_ds)和击穿电压(V_B)的关系进行了研究.结果表明,通过在常规MESFET漏端处引入新的电场峰来降低栅极边缘的强电场峰并在栅漏之间的沟道表面引入p-n结内建电场进一步降低电场峰值,改善了表面电场沿电流方向的分布.通过与常规结构以及场板结构SiC MESFET的特性对比表明,本文提出的结构可以明显改善SiC MESFET的功率特性.此外,针对文中给定的器件结构,获得了优化的设计方案,选择p型外延层厚度为0.12 μupm,掺杂浓度为5× 10¹⁵ cm^-3,可使器件的V_B提高33%而保持I_ds基本不变.     

晶体相场法模拟异质外延过程中界面形态演化与晶向倾侧

采用晶体相场模型研究了异质外延过程中失配应变与应力弛豫对外延层界面形态演化的影响, 并对由衬底倾角引起的外延层晶向倾侧进行了分析.研究结果表明: 在有一定倾角的衬底晶体上进行外延生长时,若衬底和外延层之间失配度较大 (ε>0.08),外延层中弹性畸变能会以失配位错的形式释放, 最终薄膜以稳定的流动台阶形式生长且外延层的晶向倾角与衬底倾角呈近似线性关系. 而当衬底和外延层之间失配度较小(ε<0.04)不足以形成失配位错时, 外延层中弹性畸变能会以表面能的形式释放,最终使薄膜以岛状形态生长. 在高过冷度条件下,衬底倾角和失配度较大时,衬底和外延层之间会形成由大量位错规则排列而成的小角度晶界从而显著改变外延层的生长位向.     

涂层导体用CeO_2帽子层的表面特征及其温度依赖性

涂层导体中,作为多层织构模板中的最上层,帽子层的表面形貌、晶粒尺寸、表面粗糙度、平整度、致密度等表面特征将直接影响其上YBa_2Cu_3O_(7-δ)超导层的形核、织构形成和外延生长,表面特征的优化成为近期涂层导体缓冲层研究的重点.采用磁控溅射方法在LaMnO_3/Epi-MgO/IBAD-MgO/Y_2O_3/Al_2O_3/Hastelloy C276上动态外延生长CeO_2薄膜作为涂层导体帽子层,主要研究了沉积温度对CeO_2薄膜表面特征的影响.利用x射线衍射仪、扫描电子显微镜、原子力显微镜以及拉曼光谱仪等对CeO_2薄膜的织构、微结构及表面形貌、表面粗糙度、平整度等表面特性进行细致表征.研究结果表明:CeO_2薄膜的表面特征对沉积温度依赖性强;在沉积温度800℃左右获得了最好的织构和表面,CeO_2薄膜具有最好的(00l)取向,面内半高宽为7.1°,晶粒尺寸接近YBa_2Cu_3O_(7-δ)最高形核密度对应的CeO_2最佳尺寸,薄膜表面连续平整均匀,光滑致密无裂纹,其均方根粗糙度约1.4nm;而且,在此CeO2缓冲层上用三氟乙酸—金属有机沉积方法(TFA-MOD)外延生长的YBa_2Cu_3O_(7-δ)超导层具有良好的织构及致密平整的表面.     

在MOCVD外延生长中Ⅴ/Ⅲ比对AlxGa1-xAs外延层中A1组分分布的影响

本实验首次观察到用MOCVD方法在GaAs基片上外延生长AlxGa1-xAs/GaAs薄膜结构时,生长中所用的Ⅴ/Ⅲ比对外延层中Al组份x的分布的影响.当Ⅴ/Ⅲ比较低时,外延层中的Al组份出现很明显的层状阶梯形三层分布:靠近基片的一层中x值较低,而在外延层的表面层中x值较高.随着生长中所用的Ⅴ/Ⅲ比增加时,Al组份的分布趋于均匀.利用GaAs的高温热分解和Ga、As离子在晶体中的热扩散及其对外延生长的影响,对这一现象作了初步解释.     

用激光分子束外延在Si衬底上外延生长高质量的TiN薄膜

采用激光分子束外延技术，利用两步法，在Si单晶衬底上成功地外延生长出TiN薄膜材料.原子力显微镜分析结果显示， TiN薄膜材料表面光滑，在10 μm×10 μm范围内，均方根粗糙度为0842nm.霍耳效应测量结果显示，TiN薄膜在室温条件下的电阻率为36×10^-5Ω·cm，迁移率达到5830 cm²/V·S，表明TiN薄膜材料是一种优良的电极材料.X射线θ—2θ扫描结果和很高的迁移率均表明，高质量的TiN薄膜材料被外延在Si衬底     

电沉积 YBa2Cu3O7-涂层导体 Y2O3种子层的外延生长研究

电化学沉积是一种工艺简单、 成本低廉、 并且易于批量生产 YBa2Cu3 O7 -δ 涂层导体缓冲层的方法. 本文成功的在双轴织构的 Ni-5at. % W (Ni-5 W) 金属基带上外延生长了 Y2 O3 缓冲层薄膜. 原子力显微镜 (AFM) 测量表明 Y2 O3 薄膜表面致密, 粗糙度小, 其表面粗糙度仅为1 .8 nm. 电化学沉积与磁控溅射相结合获得了 MS-GZO/EDY2 O3 双层缓冲层, 在此缓冲层结构上成功地外延生长了 YBa2Cu3 O7 -δ 超导层, 液氮温度下临界电流密度J c 为0.65 MA/cm2     

分子束外延生长[111]晶向CdTe的研究

本文采用分子束外延(MBE)方法在BaF₂衬底上直接外延生长了CdTe(111)薄膜. 反射高能电子衍射(RHEED)实时监控生长表面, 衍射图样揭示了CdTe(111)在BaF₂表面由二维生长向三维生长的变化过程．XRD表征验证了外延生长的CdTe薄膜的单晶性质．由红外透射光谱测量和理论拟合相结合, 得到了CdTe外延薄膜室温带隙宽度E_g=1.511 eV.     

水/空气界面纳米颗粒单层膜流变特性的 锥体压入法研究

本文提出了利用锥体压入法研究水/空气界面上SiO₂纳米颗粒单层膜流变特性的新方法. 通过锥体的压入和上升使单层膜产生应变, 实时测定锥体压入-上升循环过程中表面压的变化. 实验表明, 表面压的尖锐变化是由单层膜受到的拉伸应变导致的. 表面压变化的幅度d∏ 和弛豫时间τ 显著依赖于颗粒在界面的吸附能, 因而随颗粒润湿性而发生明显变化. d∏ 和τ 分别与单层膜的弹性和黏性相关. 这些结果表明, 该方法有可能为深入研究纳米颗粒单层膜的流变性质提供新的途径.     

2～4μm波长的InAsPSb异质结激光管材料的液相外延

采用液相外延方法,生长出外延层与衬底之间的失配度△α/α≤1.6×10-3界面平直、组分恒定的InAsPSb/InAs外延晶体.单异质结外延层,得到了3.09μm波长的激光输出,双异质结外延片也得到了较好的伏-安特性曲线.     

氨分压对液相外延GaP材料的影响

GaP是间接能隙的半导体材料,发光效率低.在GaP中掺氮可以提高发光效率,但掺氮量过高会导致外延层表面高低不平和增加光吸收,而降低发光效率.国外报导的最佳掺氮量不一,一般为8×1017～4×1018/厘米3[1][2][3].多数是采用通氨掺氮的方法.本文也是以氨做为氮的掺杂源.先用干冰收集成液体氨然后用氢气携带液体氨,实现氮的掺杂.在其它外延条件相同的情况下,只改变氢气中的氨分压,进行液相外延生长,发现所生长的GaP外延片的氮峰强度,外延片表面平整度,外延片所制发光管的总光通量,功率效率和氨分压有关.     

涂层导体用金属基带表面对过渡层成核的机理研究

涂层导体用金属基带的表面状况对在其上制备的过渡层的形貌和取向有很大影响.在Ni单晶、轧制辅助双轴织构基带(RABiTS)Ni和经过硫化处理的Ni基带三种不同衬底上采用磁控溅射法制备了CeO₂过渡层.结果表明,在Ni单晶和硫化处理的Ni基带上制备的CeO₂薄膜取向较差,而在RABiTS Ni上制备的CeO₂薄膜完全呈c轴取向,表面平整致密.反射高能电子衍射图显示,RABiTS Ni具有的c(2×2)的S超结构对CeO₂薄膜的取向生长起到了很重要的作用. 关键词： 涂层导体 金属基带 超结构 过渡层     

Peculiarities of the growth kinetics of silicon-germanium alloy layers from silane and germane with an additional heated element in the vacuum chamber

To study the disintegration of the molecules of hydrides at the surface of the growing layer and their influence on the rate of the epitaxial process a model of the growth kinetics of Si_1?x Ge_x alloy layers from silane and germane by the molecular beam epitaxy method with SiH₄ and GeH₄ gas sources is considered. Through comparison of numerical simulation data and experimental relationships, the steady-state growth kinetics has been studied and a comparative analysis carried out of the efficiency of entry of Ge(Si) atoms into the growing layer both in the presence of Si and Ge atomic flows in the reactor (the so-called hot-wire method) and in their absence. The growth rates obtained with this method of epitaxial growth and with one of its modifications where the use is made of a sublimating silicon bar as an additional heated element have been compared. Peculiarities in the behavior of the dependence of the layer growth rate on its composition have been revealed and explained.     

Evidence of very strong inter-epitaxial-layer diffusion in Zn-doped GaInPAs/InP structures

Zn-doped InP and GaInPAs layers were grown by OrganoMetallic Vapor-Phase Epitaxy (OMVPE). The epitaxial films consist of a primary GaInPAs/InP epitaxial layer and a secondary InP/GaInAs epitaxial layer. We present evidence that the redistribution of Zn acceptors in the primary epitaxial layer is strongly influenced by the Zn doping concentration in the secondary epitaxial layer. Rapid redistribution of Zn acceptors in the primary epitaxial layer occurs if the Zn doping concentration in the secondary epitaxial layer exceeds a critical concentration ofN _Zn3×10¹⁸cm^–3. The influence of the growth temperature on this effect is also presented.     

PbTiO3/PbZr0.3Ti0.7O3/PbTiO3夹心结构铁电薄膜子晶层的优化

用Sol-Gel法制备了Pb_(1+x)TiO₃/PbZr_03Ti_07O₃/Pb_(1+x)TiO₃(PT/PZT/PT)夹心结构及PZT铁电薄膜,为了获得高质量的PT/PZT/PT夹心结构铁电薄膜,使用不同过量Pb配比(x)的PbTiO₃ (PT)层进行制备,以获得优化的PT子晶层.X射线 关键词： PT/PZT/PT 夹心结构 子晶 铁电薄膜     

The growth and domain structure of YBa2Cu3Ox films on neodymium gallate substrates with a deviation of the normal to the surface from the [110] direction in NdGaO3

The growth, crystal structure, and electrophysical properties of YBa₂Cu₃O_x (YBCO) epitaxial films grown with and without a CeO₂ epitaxial sublayer on NdGaO₃ (NGO) substrates with the normal to the surface deviating from the [110] axis by 5° to 26.6° around the [001] axis are investigated. It is shown that the orientation of YBCO epitaxial films grown on such substrates is determined by the existence of symmetry-equivalent directions in the substrate and in the CeO₂ layer, as well as by the rate of film deposition. For a high deposition rate, YBCO films grow on the CeO₂ sublayer in the [001] orientation irrespective of the orientation of the substrate and the sublayer. It was found that when the angle of deviation of the substrate plane is from the (110) NGO plane, twinning of one or both twinning complexes in YBCO may be suppressed.     

Electrical and photovoltaic properties of Cd1? x Zn x S/ p -GaAs heterojunctions

Cd_1−x Zn _x S/p-GaAs heterojunctions for solar cell applications have been prepared by growing single crystal Cd_1−x Zn _x S epitaxial layers on (111)GaAs substrates through a vapour phase chemical transport method using the close-spaced geometry and H₂ as a transport agent. Electrical and photovoltaic properties of the heterojunctions have been investigated and discussed in connection with the main features of the growth technique. AM1 power conversion efficiencies up to 6.2% have been measured and possible improvements have been examined.     

蓝宝石衬底上生长的Ga2+xO3-x薄膜的结构分析

利用卢瑟夫背散射/沟道技术和金属有机化学气相沉积方法, 对蓝宝石衬底上 在不同温度、压强下生长的Ga_2+xO_3-x薄膜进行结构和结晶品质的测量与分析; 并结合高分辨X射线衍射分析技术, 通过对其对称(402)面的θ–2θ及ω扫描, 确定了其结构类型及结晶品质. 实验表明: 在相同的生长温度(500 ℃)下, 结晶品质随压强的下降而变好, 生长压强为15 Torr (1 Torr=133.322 Pa)的样品其结晶品质最好, 沿轴入射之比χ_min值为14.5%; 在相同的生长压强(15 Torr)下, 结晶品质受生长温度的影响不大, 所以, 生长温度不是改变结晶品质的主要因素; 此外, 在相同的生长条件下制备的样品, 分别经过700, 800和900 ℃退火后, 其结晶品质随退火温度的变化而变化. 退火温度为800 ℃的样品的结晶品质最好, χ_min值为11.1%; 当退火温度达到900 ℃时, 样品部分分解; 经热处理的样品其X射线衍射谱中有一个强的Ga₂O₃ (402)面衍射峰, 其半峰全宽为0.5°, 表明该Ga₂O₃外延膜是(402)择优取向. 关键词： 氧化镓 卢瑟夫背散射 X射线衍射 结晶品质     

Epitaxial growth of zinc oxide by the method of atomic layer deposition on SiC/Si substrates

For the first time, zinc oxide epitaxial films on silicon were grown by the method of atomic layer deposition at a temperature T = 250°C. In order to avoid a chemical reaction between silicon and zinc oxide (at the growth temperature, the rate constant of the reaction is of the order of 10²²), a high-quality silicon carbide buffer layer with a thickness of ~50 nm was preliminarily synthesized by the chemical substitution of atoms on the silicon surface. The zinc oxide films were grown on n- and p-type Si(100) wafers. The ellipsometric, Raman, electron diffraction, and trace element analyses showed that the ZnO films are epitaxial.     

HgCdTe长波光伏探测器的表面漏电流及1/f噪声研究

在同一Hg_1-xCd_xTe晶片上(x=0217)制备了单层ZnS钝化和双层 （CdTe+ZnS）钝化的两种器件，对器件烘烤前后的暗电流和1/f噪声进行了测试，烘烤 前发现，ZnS钝化的器件在反偏较大时具有较大的表面隧道电流，而这种表面漏电流是ZnS钝 化器件具有较大1/f噪声电流的原因，通过高分辨x射线衍射中的倒易点阵技术（recipr ocal space mapping,RSM）研究了单双层钝化对HgCdTe外延层晶格完整性的影响，发现单层 ZnS钝化的HgCdTe外延层产生了大量缺陷，而这些缺陷正是ZnS钝化器件具有较大表面漏电流 和1/f噪声的原因. 经过高温烘烤后，ZnS钝化的器件暗电流和1/f噪声增加，而双 层钝化器件经过高温烘烤后性能提高. RSM的研究表明，高温烘烤后ZnS钝化的HgCdTe外延层 产生大量缺陷，这些缺陷正是单层钝化器件表面漏电流和1/f噪声电流增加的原因. 关键词： HgCdTe 光伏探测器 钝化 表面漏电流 1/f噪声 倒易点     

硒化锌的气相外延生长

采用改进的气相外延法在(100)GaAs衬底上外延生长了ZnSe单晶膜。最大生长速率为每小时10μm左右。淀积过程的激活能为10kcal/mol。在77K的温度下测量了外延膜的光致发光,4460Å附近可以观察到很强的蓝色发射。外延膜的电阻率～1.1Ω·cm。