用ECRCVD法制备的纳米碳化硅薄膜及其室温下的强光发射

用电子回旋共振化学气相沉积(ECRCVD)方法制备了纳米碳化硅薄膜.实验中发现:在高氢稀释反应气体和高微波功率条件下,可以得到结构上具有纳米碳化硅晶粒镶嵌在碳化硅无序网络中的薄膜.用高分辩透射电子显微镜、傅里叶红外吸收谱、Raman散射和X射线光电子谱等分析手段对薄膜的结构进行了分析.在室温条件下,薄膜能够发出强烈的短波长可见光,发光峰位于能量为2.64eV处.瞬态光谱研究表明样品的光致发光寿命为纳秒数量级,表现出直接跃迁复合的特征.这种材料有希望在大面积平面显示器件中得到应用.     

在硅衬底上用HFCVD法生长的纳米SiC薄膜及其室温光致发光

用热丝化学汽相淀积(HFCVD)法在硅衬底上生长具有纳米晶粒结构的碳化硅薄膜.用X射线光电子谱仪(XPS)、X射线衍射(XRD)、傅里叶红外吸收光谱(FTIR)、紫外光Raman散射谱和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)对薄膜样品进行了结构和组分分析,并在室温条件下观察到了薄膜的高强度可见光发射.     

在硅衬底上用HFCVD法生长的纳米SiC薄膜及其室温光致发光

用热丝化学汽相淀积(HFCVD)法在硅衬底上生长具有纳米晶粒结构的碳化硅薄膜.用X射线光电子谱仪(XPS)、X射线衍射(XRD)、傅里叶红外吸收光谱(FTIR)、紫外光Raman散射谱和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)对薄膜样品进行了结构和组分分析,并在室温条件下观察到了薄膜的高强度可见光发射.     

热氧化制备纳米氧化锌薄膜的光致发光和室温紫外激光发射

利用低压-金属有机汽相外延(LP-MOCVD) 工艺首先在二氧化硅衬底上生长硫化锌(ZnS)薄膜,然后,将硫化锌薄膜在氧气中于不同温度下进行热氧化,制备出高质量的纳米氧化锌(ZnO)薄膜.X射线衍射(XRD)结果表明,氧化锌具有六角纤锌矿晶体结构.900℃氧化样品的光致发光(PL)谱中,在波长为3.3eV处观察到一束强紫外光致发光和相当弱的深能级发射.紫外发光强度与深能级发射强度之比是80,表明纳米ZnO薄膜的高质量结晶.在受激发射实验中观察到紫外激光发射.     

热氧化制备纳米氧化锌薄膜的光致发光和室温紫外激光发射

利用低压 -金属有机汽相外延 (L P- MOCVD)工艺首先在二氧化硅衬底上生长硫化锌 (Zn S)薄膜 ,然后 ,将硫化锌薄膜在氧气中于不同温度下进行热氧化 ,制备出高质量的纳米氧化锌 (Zn O )薄膜 .X射线衍射 (XRD)结果表明 ,氧化锌具有六角纤锌矿晶体结构 .90 0℃氧化样品的光致发光 (PL )谱中 ,在波长为 3.3e V处观察到一束强紫外光致发光和相当弱的深能级发射 .紫外发光强度与深能级发射强度之比是 80 ,表明纳米 Zn O薄膜的高质量结晶 .在受激发射实验中观察到紫外激光发射 .     

热丝化学气相沉积法低温制备纳米晶态碳化硅薄膜

采用热丝化学气相沉积(HFCVD)技术以甲烷(CH4)和硅烷(SiH4)作为源反应气体在Si(111)衬底上合成了纳米晶态SiC薄膜。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)以及光致发光(PL)检测技术对薄膜的晶体结构、表面形貌和PL特性进行了分析和表征。结果表明，在较低的衬底温度下所沉积的薄膜是由镶嵌于非晶SiC网络中的晶态纳米SiC构成。纳米晶粒平均尺寸约为6nm。室温下用HeCr激光激发样品，观到薄膜发出波长位于400～550nm范围内可见光辐射。     

纳米氮化镓/碳化硅固溶晶薄膜电子微结构

采用高功率密度、高氢稀释和直流偏压PECVD技术制备纳米碳化硅/氮化镓固溶晶薄膜。经过透射电镜观察，形状为微丘陵状，晶粒径在3-16mm范围，垂直衬底生长，其宽化衍射环与单晶碳化硅吻合。拉曼光谱与4H-多型SiC范围相似。并出现晶态氮化镓的特征峰。这表明制备出纳米碳化硅/氮化镓固溶晶薄膜。     

HFCVD法制备SiC材料及室温光致发光

利用热丝化学气相沉积法(HFCVD)以CH4和SiH4作为反应气体在Si衬底上制备了SiC薄膜。用X射线衍射(XRD)、傅立叶红外吸收谱(FTIR)等手段对样品进行了结构和组分分析，分析结果表明已经在Si衬底上制备了SiC薄膜。对所制备的SiC薄膜进行了光致发光测试，在室温下观察到了薄膜峰值位于417nm和436nm的较强的可见光发射，认为这两个相近的蓝光发射起源可能是光激发载流子从SiC晶粒核心激发．然后转移到SiC晶粒表面发光中心上的辐射复合。     

纳米硅薄膜的电致发光和光致发光

对用ＰＥＣＶＤ方法控制生长条件制备的纳米硅薄膜材料的发光性质进行了初步研究．在膜的纵向加直流偏压，暗场环境下可清楚地看到材料的电致发光现象．在同一套测量系统中分别测量了纳米硅材料的电致发光光谱和光致发光光谱，并用Ｌａｍｂｄａ９紫外／可见／近红外分光光度计测量了样品的透射谱，从而得到样品的Ｔａｕｃ曲线和光能隙Ｅ     

碳化硅薄膜制备影响因素分析

碳化硅薄膜因其具有一系列优异的特性,被视为制作电子元件的重要材料,性能好、用途广。高质量SiC薄膜的生长,不仅有利于解决自补偿问题,而且有利于解决薄膜中存在应力和杂质等问题,对SiC薄膜的应用,特别是在微电子器件上的应用尤为关键。因此如何制作高质量的碳化硅薄膜是亟待解决的问题。为此,文中从大量试验中,找出了其主要影响因素;从衬底负偏压、工作温度和衬底温度、工作介质、射频功率、工作气压、沉积时间、Gr几个方面进行分析,得出了制备碳化硅薄膜的影响规律。     

激光灼蚀形成纳米硅的光致发光谱研究

在激光灼蚀(PLD)系统中,采用流动的N2作为环境气体成功制备了尺寸从2纳米到几纳米之间的纳米硅,并在1.60～1.75eV之间观测到了较强的光致发光谱:结合Raman散射和光致发光谱的分析,推断强光致发光来源于纳米硅的量子效应。     

4H-SiC纳米薄膜的晶化研究

采用新电极结构的PECVD技术，在高功率密度、高氢稀释比、低温、偏压及低反应气压的条件下，在SiO2玻璃表面形成双等离子流，增加了SiO2表面SiC的成核几率，增强成核作用，形成纳米晶。采用高H2等离子体刻蚀弱的、扭曲的、非晶Si-C及Si-Si和Si-H等键时，由于H等离子体对纳米SiC晶粒与非晶态键的差异刻蚀作用，产生自组织生长，发生晶化。Raman光谱和透射电子衍射（EM）的测试结果表明，纳米晶SiC是4H-SiC多型结构。实验结果指出，SiC纳米晶的形成必须经过偏压预处理成核，并且其晶化存在一个功率密度阈值；当低于这一功率密度阈值时，晶化消失；当超过这一阈值时，纳米晶含量随功率密度的提高而增加，晶粒尺寸加大。电子显微照片表明晶粒尺寸为10-28nm，形状为微柱体。随着晶化作用的加强，电导率增加，导电机理是渗流作用所致。     

激光合成纳米硅的可见发光

研究了激光ＣＶＤ合成纳米硅（平均粒径为１４ｎｍ）的可见发光特性。用３００－４５０ｎｍ波长激发时，在４００－６５０ｎｍ区间观测到了发射宽峰。首次发现粒径大于１０ｎｍ的纳米硅在室温下具有可见发光，该现象可用量子限制／发光中心模型来作定性解释。     

EA-HFCVD 沉积纳米金刚石膜的光致发光分析

采用电子辅助-热丝化学气相沉积法(EA-HFCVD)在硅片上沉积出晶粒尺寸为30nm的均匀金刚石膜。生长过程中,预先加6A偏流生长1h,然后在0.8kPa条件下,无偏流生长3h。光致发光谱中存在4个发光中心分别位于1.682eV,1,564eV,1,518eV和1.512eV的发光峰。1.682eV处发光峰源于衬底硅原子掺杂于膜中引起的缺陷;其他发光峰源于金刚石晶格振动声子。光致发光强度越大对应的缺陷密度越大,从而降低了场发射域值电场强度,其关键可能源于金刚石膜电导型晶界。     

Chemical Vapor Deposition of Silicon Carbide Epitaxial Films and Their Defect Characterization

A chemical vapor deposition (CVD) system was designed and fabricated in our laboratory and SiC homo-epitaxial layers were grown in the CVD process using silicon tetrachloride and propane precursors with hydrogen as a carrier gas. The temperature field was generated using numerical modeling. Gas flow rates, temperature field, and the gradients are found to influence the growth rates of the epitaxial layers. Growth rates were found to increase as the temperature increased at high carrier gas flow rate, while at lower carrier gas flow rate, growth rates were observed to decrease as the temperature increased. Based on the equilibrium model, “thermodynamically controlled growth” accounts for the growth rate reduction. The grown epitaxial layers were characterized using various techniques. Reduction in the threading screw dislocation (SD) density in the epilayers was observed. Suitable models were developed for explaining the reduction in the SD density as well as the conversion of basal plane dislocations (BPDs) into threading edge dislocations (TEDs).     

Stress Controlled Silicon Nitride Thin Film Deposited by Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition

SiN, films are deposited on silicon wafers through plasma enhanced chemical vapor deposition （PECVD）. The relationship between the film stress and deposition factors is investigated. It is found that low stress films would be obtained by adjusting the ratio of low frequency（LF） power to high frequency（HF） power pulse time or the chamber pressure. The best of the two methods to control stress in the film is changing the percentage of LF power pulse time. The low stress condition is achieved when the percentage of low frequency power pulse time in total time（LF and HF pulse time） is close to 40%, The low stress cantilever of tunable vertical cavity surface emitting laser is obtained by using this deposition condition,     

纳米硅镶嵌氮化硅薄膜的制备与光致发光特性

为研究氮化硅薄膜发光材料的制备工艺及其光致发光机制,实验采用射频磁控反应溅射技术与热退火处理制备了纳米硅镶嵌氮化硅薄膜材料.利用红外光谱(IR)、X射线衍射谱(XRD)、能谱(EDS)和光致发光谱(PL),对不同工艺条件下薄膜样品的成分、结构和发光特性进行研究,发现在制备的富硅氮化硅薄膜材料中形成了纳米硅颗粒,并计算出其平均尺寸.在510 nm光激发下,观察到纳米硅发光峰,对样品发光机制进行了讨论,认为其较强的发光起因于缺陷态和纳米硅发光.