铝诱导晶化非晶硅薄膜研究

应用晶化非晶硅（a—Si）薄膜铝诱导方法，采用X射线衍射（X-ray diffraction，XRD）、光学显微镜（Optical Microscopy，OM）和原子力显微镜（Atomic Force Microscopy，AFM）等测试手段，研究了退火条件对样品晶化的影响．结果表明，样品在300℃下退火后仍为非晶态；退火温度为400℃时，样品开始晶化．随着退火时间的增加，薄膜晶化程度越来越高，晶粒越来越大，同时薄膜表面粗糙度增加．     

铝分层诱导晶化非晶硅的研究

铝诱导晶化(AIC)法是一种低成本、低温制备高质量多晶硅薄膜的方法.采用磁控溅射和自然氧化法在石英衬底上生长铝/三氧化二铝/非晶硅结构的材料,然后进行低温(低于硅铝共熔温度577℃)退火处理.通过共焦显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱(Raman)和X射线衍射(XRD)手段进行表征.结果表明,退火后薄膜分为两层,上层是铝、非晶硅和多晶硅的连续混合膜,随退火时间增加,上层晶化率快速增加;下层形成了完全晶化的大尺寸多晶硅晶粒,晶粒结晶质量接近单晶硅;增加退火时间,下层晶粒增长很缓慢;降低退火温度,下层晶粒尺寸明显增大;形成的多晶硅薄膜均具有高度(111)择优取向.并且,进一步地对上述退火过程中样品的变化行为作出分析.     

多循环快速热退火诱导普通玻璃衬底非晶硅薄膜晶化

介绍一种使用快速热退火设备,经多次循环退火诱导,在普通玻璃衬底上生长非晶硅薄膜晶化的实验方法.利用拉曼（Raman）光谱、原子力显微镜（atomic force microscope,AFM）、紫外可见分光光度计（UV-VISspectrophotometer）和霍尔（Hall）测试系统对薄膜的结构、形貌及电子迁移率进行测试.结果表明,当退火温度达到680℃时,薄膜开始出现晶化现象;随着快速热退火次数的增加,拉曼光谱在500 cm^-1处测得多晶硅特征峰;在循环退火5次后,其最佳晶化率达到71.9%,光学带隙下降,晶粒增大,载流子迁移率提高.     

铝膜沉积温度对非晶硅薄膜晶化的影响

采用磁控溅射(Magnetron Sputtering,MS)方法,研究了不同的退火温度及铝的沉积温度对非晶硅薄膜晶化的影响.通过扫描电子显微镜(SEM)对不同温度沉积的铝薄膜表面结构及形貌进行了分析;并利用光学显微镜,拉曼散射仪(RAMAN)对退火后的薄膜表面形态和结构进行了分析.实验结果表明:适当温度退火可以有效提高对非晶硅的诱导作用,提高铝膜的沉积温度对于非晶硅薄膜晶化有促进作用;在650℃的退火温度下增加铝的沉积温度可显著提高非晶硅的晶化效果.     

非晶硅薄膜的制备及晶化研究

采用磁控溅射技术首先在玻璃基片、单晶硅片上溅射非晶硅薄膜再在其表面溅射铝膜,并用快速退火炉在不同温度下进行退火。利用台阶仪、拉曼散射光谱(Raman)仪和X射线衍射(XRD)仪对薄膜进行性能表征。结果表明:在功率120W,气压1.5～2.5pa,时间为3.5～4.5h的条件下可制备得非晶硅薄膜,Al诱导能降低晶化温度,并在500～600℃间存在一最佳晶化温度。     

非晶硅低温退火固相晶化的研究

从PECVD法制取的n~+与n/n~+两种结构的a-Si:H试样,采用低温退火固相晶化工艺,得到了满足器件质量要求的大晶粒多晶硅膜。测试结果证实:在N_2气氛下,经6—10h的600℃(或800℃)温度的退火后,两种a-Si:H膜均已明显地晶化.测得了晶化膜的粒径>lμm,暗电导率、光电导率均比退火前增加了3个数量级,迁移率则增加了10—80倍。     

非晶硅的二步快速退火固相晶化

我们采用二步退火法，对由等离子增强化学汽相淀积法（ＰＥＣＶＤ）制备的ａ－Ｓｉ：Ｈ膜进行退火处理，并观察了其晶化效果，由于二步快速退火方式与通常固相晶化退火法相比可大大缩短退火时间，因此具有较大的应用潜力。     

低温铝诱导形成纳米硅的特性研究

采用玻璃／氢化非晶硅（a—Si：H）以吕结构，在低温（≤350℃）下，应用铝诱导晶化法（AIC），形成了纳米硅（nc-Si）．利用X射线衍射（XRD）光谱、拉曼（Raman）光谱和紫外可见近红外光谱（UVVis—NIR），研究了退火升温时间对a—Si：H薄膜的结构及其光学特性的影响．结果表明，随着退火升温时间的增加，廿Si：H膜的晶化率X。增加而硅晶粒尺寸基本不变，光吸收系数α增加．这主要是由于铝和氢化非晶硅膜之间的氧化层很薄以及退火升温导致Al—Si之间的互扩散增强，使硅的成核密度很高和扩散到a-Si：H膜中的铝浓度较高造成的。     

Ni金属诱导多晶硅薄膜的低温制备与性能研究

利用 Ni金属诱导晶化 ( Metal Induced Crystallization,MIC)的方法制备 p- Si薄膜 .XRD,Raman光谱研究结果表明 ,a- Si/ Ni经 440℃ 2 h以上退火处理后 ,形成多晶相结构 .用 SEM,XPS等分析手段对薄膜的结构进行分析 ,并对金属 Ni诱导晶化的机理进行简要的探讨     

离子注入硅的碘钨灯快速热退火温度计算

离子注入并通过快速热退火引发固相外延生长,退火温度及温度分布对固相外延生长的结晶速率及退火材料的性质有很大影响.利用等温模型,根据入射能流密度与辐射损失能流密度之间的平衡,得出了离子注入硅的碘钨灯快速热退火的退火温度与衬底温度以及碘钨灯功率的关系.研究结果表明:在300～1 070 K的衬底温度范围内,退火温度主要由碘钨灯功率决定,而衬底温度对其影响不大;发生固相外延生长的最大碘钨灯功率或液相熔融再结晶的理论临界碘钨灯功率为2.6 kW,与实测值基本相符.     

YIG磁性薄膜低温集成工艺

为使YIG磁性薄膜应用到Si集成电路中,利用Sol-Gel技术晶化温度低的特点,结合快速热处理(RTP)工艺在Si基上制备了Y2.97Bi0.03Fe5O12薄膜.讨论了Sol-Gel工艺薄膜制备条件的优化,使用原子力显微镜(AFM),X射线衍射仪(XRD)和交变梯度磁强计(AGM)研究了RTP工艺对薄膜样品表面形貌、晶相结构及静态磁性能的影响.结果显示:Sol-Gel技术有效降低了薄膜晶化温度,RTP热处理工艺对Y2.97Bi0.03Fe5O12薄膜结晶温度、晶相结构没有影响,对表面形貌影响较大,从而使薄膜静态磁性能略有降低,但通过低温退火可有效改善RTP工艺对薄膜磁性能的影响.     

NiTiZrAlCuSiB块体非晶合金等温晶化动力学

利用铜模铸造法制备了Ni42Cu5Ti20Zr21Al8Si3.5B0.5块体非晶合金,采用示差扫描量热计（DSC）对此块体非晶合金的等温晶化动力学进行了研究。应用函数z（φ）证明了JMA模型能够用于描述所研究的Ni基非晶合金的等温晶化动力学。结果表明：该合金的等温晶化行为始于一维界面控制地形核及长大,等温晶化的主要阶段为Avrami指数大于3.0的三维形核及长大过程。等温局部晶化激活能Um0.50为561.95kJ/mol,表明该Ni基非晶合金具有很高的热稳定性。     

Mechanism of hydrogen-induced crystallization of amorphous silicon

Hydrogenated amorphous and nanocrystalline silicon films manufactured by plasma deposition techniques are used widely in electronic and optoelectronic devices. The crystalline fraction and grain size of these films determines electronic and optical properties; the nanocrystal nucleation mechanism, which dictates the final film structure, is governed by the interactions between the hydrogen atoms of the plasma and the solid silicon matrix. Fundamental understanding of these interactions is important for optimizing the film structure and properties. Here we report the mechanism of hydrogen-induced crystallization of hydrogenated amorphous silicon films during post-deposition treatment with an H(2) (or D(2)) plasma. Using molecular-dynamics simulations and infrared spectroscopy, we show that crystallization is mediated by the insertion of H atoms into strained Si-Si bonds as the atoms diffuse through the film. This chemically driven mechanism may be operative in other covalently bonded materials, where the presence of hydrogen leads to disorder-to-order transitions.     

非晶合金非等温晶化激活能的计算方法

介绍了计算非晶合金非等温晶化激活能的各类方法,指出等转化法是最可靠的一类方法.对等转化法中的各种具体计算方法,进行了分析并将它们分为A、B、C三种类型.类型A的计算公式在推导过程未作任何数学近似,而类型B则引入了温度积分的近似解析解,类型C以不同加热速度条件下所测得的晶化放热峰顶温度处的晶化体积分数是一个常数为前提假设,可以使用类型A和类型B的所有计算公式.类型C的前提假设与实际晶化过程往往有出入而产生误差.当热分析曲线基线难于精确确定时,用类型B中的公式计算出的激活能比类型A计算出的精度高.