氮气流量对非晶SiN_x到含有Si_3N_4晶粒的富硅-SiN_x薄膜转变的影响

基于等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术,应用高纯硅烷和氮气为反应气体,通过设置氮气流量分别为100 sccm、200 sccm、300 sccm和400 sccm四个梯度,研究非晶SiN_x到含有Si_3N_4晶粒的富硅SiN_x薄膜材料转变的影响,并利用傅里叶红外变换谱、紫外-可见光谱和X射线衍射谱对薄膜样品结构进行表征.结果表明,随着N_2流量的增加,SiN_x薄膜中氮原子浓度减小,Si-N键密度减小,Si-H键密度增加,薄膜中出现Si-Si键并且密度逐渐增加,非晶SiN_x逐渐向富硅SiN_x薄膜转变.同时薄膜光学带隙逐渐变大,缺陷态密度增加,微观结构的有序度减小,也说明N_2的增加对富硅SiN_x薄膜产生有促进作用.此外,薄膜内出现了Si_3N_4结晶颗粒,且晶粒尺度随着N_2流量增加而减小,进一步说明薄膜从非晶SiN_x逐渐向含Si_3N_4结晶颗粒的富硅SiN_x转变.该实验证明了采用PECVD技术制备SiN_x薄膜时,通过控制N_2流量,有助于薄膜从非晶SiN_x逐渐向含有结晶的Si_3N_4的富硅SiN_x薄膜转变.     

氨流量对制备富硅-氮化硅薄膜微结构演化的影响

利用热丝化学气相沉积法制备富硅-氮化硅薄膜,研究氨气流量对薄膜微结构的影响.实验中将热丝温度、衬底温度、沉积压强、硅烷流量及衬底与热丝间距等实验参数优化后,改变氨气流量,制备了一系列SiNx薄膜样品.结果发现,氨气流量增加时,薄膜中Si-N键的形成却受到抑制,薄膜带隙展宽,缺陷态也随之增加.在光致发光谱480～620 ...     

PECVD法制备氮化硅薄膜的电学性能研究

以硅烷和氨气为前驱体,采用等离子增强化学气相沉积(PECVD)法制备了氮化硅(SiNx)薄膜.利用X射线光电子能谱和红外光谱,研究了在不同的硅烷/氨气流量比条件下,合成的氮化硅薄膜的组分和结构.结果表明:随着硅烷氨气流量比的增加,薄膜的氮硅原子比率增加;更多Si-N成键态随着NH3/SiH4流量比的增加获得.Ⅰ-Ⅴ曲线展现了氮化硅薄膜的电学性能.     

非晶掺氧氮化硅薄膜中N-Si-O发光缺陷态的研究

在室温下利用等离子体增强化学气相淀积(PECVD)方法制备出非晶掺氧氮化硅(a-SiN_x∶O)薄膜.通过改变硅烷(SiH_4)和氨气(NH_3)流量比R,可实现薄膜光致发光(PL)峰位在2.06~2.79eV可见光能量范围内的波长调制.光吸收谱中光吸收峰位与PL峰位重叠,表明薄膜发光来源于光吸收边以下0.65eV左右处的缺陷态.通过对傅里叶变换红外光谱(FTIR)的键浓度分析和X射线光电子能谱(XPS)Si 2p峰的分峰拟合,发现薄膜PL强度的增强与N-Si-O键合浓度的升高紧密相关.R=1∶4时,PL强度与N-Si-O键合浓度同时达到最大.进一步证明了a-SiN_x∶O薄膜中的发光缺陷态与N-Si-O键合结构密切相关.此外,PL峰位随流量比R的增大而发生红移的现象可能源自于N-Si-O组态转变造成的缺陷态密度最大位置处的能级偏移和光学带隙变窄引起的价带顶上移.     

沉积温度对PECVD 法制备SiNx 薄膜光致发光峰的影响

SiNx薄膜已经被广泛地应用于晶体硅太阳能电池表面作为减反和钝化膜,所以对SiNx薄膜的光学性质研究很有必要。本文采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术,在p型单晶硅(111)衬底上成功地制备了不同温度条件下的SiNx薄膜。室温下,在352 nm光源激发下,每个样品有2个发光位置,所有样品总共观测到了4处不同的发光峰位:390、471、545、570 nm,并且发现温度对390 nm处的发光峰位置无影响。由于杂质的引入在带间形成了局域化的缺陷能级,缺陷态能级和导带以及价带之间的跃迁是其主要的跃迁机制。因此,可以通过控制薄膜的生长条件来控制各个缺陷态密度,从而可以实现氮化硅薄膜在可见光范围内的可控发光。     

基于磁控溅射技术沉积光伏电池用硅基薄膜材料的研究

硅基薄膜太阳能电池是光伏电池领域最具有发展前景的组件.采用非平衡磁控溅射技术制备氢化硅薄膜和SiNx/Si纳米多层膜,并对其结构与性能进行了分析.结果表明,Si∶ H薄膜呈现出非晶硅和硅纳米晶颗粒复合结构;随着溅射混合气中氢气含量的增加,Si∶ H薄膜的晶化程度增强;Si∶ H薄膜的光学带隙均高于2.0eV.利用交替磁控溅射方法沉积的SiNx/Si纳米多层膜结构,其呈现出非晶相.     

氮化硅的光致发光

采用PECVD技术在单晶硅(100)硅片表面沉积非晶氮化硅薄膜(a-SiN.),通过改变压强,调节氮气流量制备样品,再对沉积态样品进行真空传统退火和氮气氛围快速热退火(RTP)处理.研究认为,所制备的α-SiNx薄膜(N2与SiH4流量比＞20:1)的发光机制以能隙态模型发光机制为主.反应气体流量比不变,提高总的反应气压样品的发光主峰峰位发生了蓝移,真空高温长时间退火会减弱其光致发光效应,快速短时退火有利于其发光峰的增强.     

非晶碳氮薄膜的X射线光电子能谱研究

采用空心阴极等离子体化学气相沉积法,在甲烷一氨气、氢气混合气体体系下,制备出了非晶碳氮薄膜。利用原子力显微镜（AFM）及X射线光电子能谱（XPS）对薄膜的表面形貌、成分及微观结构进行了测试和表征。结果表明,薄膜的表面光滑、致密,均方根粗糙度小于0．5nm;薄膜中的氮含量随NH3（H2）流速的增加呈现降低的趋势,sp^2C—N及sp^3C—N键含量均随氮含量的增加而增加。     

PECVD a-SiNx:H的~1H NMR研究

用质子核磁共振（1HNMR）方法对等离子体化学气相淀积非晶氢化氮化硅薄膜（PECVD－α－SiNx：H）进行测量,分析膜中H的含量和分布与淀积温度、射频功率等工艺条件的关系,以及退火的影响。     

微晶硅薄膜的等离子增强化学气相沉积生长特征

本文采用27.12 MHz等离子增强化学气相沉积(PECVD)技术制备了氢化微晶硅薄膜材料,通过Raman散射谱、X射线衍射、扫描电子显微镜、原子力显微镜和傅立叶变换红外谱等表征方法研究了生长条件参数对薄膜结构及生长速率的影响,对薄膜的生长机制进行了讨论,特别分析了孵化层形成和演化、以及对晶化率、柱状晶粒生长的作用特征.实验测量分析表明,在薄膜生长的初期阶段,形成一个嵌入大量小晶粒的非晶孵化层,并随着薄膜厚度的增加其非晶成份减少,晶化率不断提高,晶粒开始长大并结聚成团,形成大的晶粒,沿生长方向上形成横向尺寸为百纳米级的柱状晶粒.红外透射谱的结果证实2 100 cm-1附近吸收来源于位于晶界区或微孔内表面团簇化的SiH键的吸收.同时,适当的等离子能量在薄膜生长过程中有利于抑制氧的影响.目前的研究加深了对薄膜PECVD生长过程和生长机制的理解,有利于加强对太阳电池用的硅薄膜形态和质量的控制.     

利用射频PECVD技术低温制备纳米晶硅薄膜

利用射频等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术低温制备了氢化纳米晶硅(nc-Si:H)薄膜.通过优化沉积参数,得到晶粒尺度小于10 nm,晶态体积比为58%的nc-Si:H薄膜.对nc-Si:H薄膜的光电特性进行研究,结果表明,在100 mW/cm2的光照下,nc-Si:H薄膜的光电导率为1.5×10-3Ω-1.cm-1,室温暗电导率为8.4×10-4Ω-1.cm-1,光学带隙为1.46 eV.利用射频PECVD制备的nc-Si:H薄膜具有明显的量子点特征.     

Si_3N_4-AlN新型陶瓷薄膜及其特性

我们用直流反应溅射沉积Si_3N_4-ALN陶瓷薄膜,红外吸收光谱证明膜中含有Si-N键和Al-N键。x射线衍射证明在300℃低温下沉积的薄膜是非晶膜。此外,我们还测量了硬度、结合力、膜的应力、电阻率和光收率等,实验表明Si_SN_4-ALN膜具有高的硬度和结合力,优良的机械、光、电特性。     

氮气对碳纳米管生长的影响

采用等离子体增强化学气相沉积技术(PECVD),以C2H2、H2和N2为反应气体,制备出碳纳米管薄膜.并利用扫描电镜对其进行表征.结果表明,氮气流量对碳纳米管薄膜的生长起着重要作用,当氮气流量为10sccm时,能获得定向性良好、分布均匀、密度适中的碳纳米管.     

氢化非晶氮化硅薄膜的光学特性研究

采用螺旋波等离子体增强化学气相沉积(HWP-CVD)技术以SiH4和N2为反应气体沉积了氮化硅(SiN)薄膜,利用傅里叶红外吸收谱(FTIR)、紫外-可见透射谱(UV-VIS)等对薄膜的键合结构、光学带隙等参量进行了测量与分析.结果表明,采用HWP-CVD技术能在较低的衬底温度下制备低H含量的SiN薄膜,所沉积的薄膜主要表现为Si-N键合结构.适当提高N2/SiH4比例将有利于薄膜中H含量的降低.     

掺氮WO_3电致变色薄膜及器件的制备与性能

文章在氧化铟锡(indium tin oxide,ITO)玻璃上用反应磁控溅射法制备了氮掺杂WO_3薄膜和TiO_2薄膜,并封装制成电致变色器件。用X-ray衍射仪、原子力显微镜、X射线光电子能谱仪对薄膜的结构、形貌、成分和结合键进行表征;采用直流稳压电源和分光光度计对器件的透光变色性能进行测试。结果表明:制备的掺氮WO_3薄膜为非晶态,其非晶衍射包的峰位随着含N量的增加而移动;随着WO_3薄膜中含N量的升高,表面粗糙度增大,器件在着色态透光率降低;掺氮WO_3薄膜中W、O分别以W~(6+)和O~(2-)存在,而N以中性价态、代换O位与W键合以及表面吸附3种状态存在。当掺氮量为2.80%时,电致变色器件调制幅度最大,适用于节能玻璃。     

有机源制备的氧化非晶碳膜的新颖发光行为

利用有机碳源（二甲苯），采用等离子体增强化学气相沉积（PECVD）系统制备了一系列氢化非晶碳（a-C:H)薄膜样品。与利用甲烷（CH4）制备的a-C:H不同，该样品的光致发光峰位于蓝绿光范围并且呈现多峰结构，而不是表现为一个较宽的单峰。同时样品发光峰的特征随着制备过程中功率不同而变化。认为：a-C:H薄膜中的芳香环结构的引入产生了新的发光中心，导致PL谱中新峰位的出现。     

氧流量对a-IWO薄膜及其薄膜晶体管电学性能的影响

本文采用射频磁控溅射方法,制备了非晶掺钨氧化铟(a-IWO)薄膜及其薄膜晶体管(TFTs),并探讨了溅射过程中氧流量对a-IWO薄膜及其TFTs性能的影响.研究发现,随着沉积过程中氧流量的增加,a-IWOTFTs器件的饱和迁移率降低,阈值电压正向偏移,说明溅射过程中氧流量的增加有效抑制了a-IWO沟道层中氧空位的产生,降低了载流子浓度.当溅射过程中氧气/氩气流量比为2∶28时,制备的TFT器件饱和迁移率为27.6cm2·V-1·s-1,阈值电压为-0.5V,电流开关比为108.     

磁过滤阴极真空弧法制备纳米nc—ZrCN／a—C：H（N）复合膜

采用磁过滤阴极真空弧法,以C2H2和N2混合气体为反应气体在单晶硅上沉积纳米nc-ZrCN/a-C:H(N)复合膜, 用X射线衍射(XRD)、扫描电镜的能谱仪(SEM-EDS)和X射线电子能谱(XPS)研究了薄膜的成分和结构.实验结果表明薄膜结构是由ZrCN晶粒镶嵌在无定形碳和碳氮化合物基体中;膜中的化合键主要以Zr-C, C=C(sp2)和C-C(sp3)形式存在;随着混合气体流量的增加,薄膜的锆原子分数减小,而N和C的原子分数逐渐增大.     

Si含量和基片温度对Ti-Si-N纳米复合薄膜的影响

通过多靶磁控反应溅射方法沉积了Ti-Si-N系纳米复合薄膜。采用电子能谱仪（EDS）、X－射线衍射（SRD）、透射电子显微镜（TEM）、X－射线光电子能谱（XPS）和显微硬度仪分析Ti-Si-N系薄膜的微观结构和力学性能，以及基片温度对薄膜微结构和硬度的影响。结果表明，薄膜中的Si以非晶Si3N4形式抑制TiN晶粒的生长，使之形成纳米晶甚至非晶；薄膜硬度在a(Si)=4.14%时达到最大值（36GPa），继续增加Si的含量，薄膜硬度逐渐降低。基片温度的提高减弱了Si3N4对TiN晶粒长大的抑制作用，因而高的沉积温度使薄膜呈现出硬度峰值略低和硬度降幅减缓的特征。     

有机源制备的氢化非晶碳膜的新颖发光行为

利用有机碳源 (二甲苯 ) ,采用等离子体增强化学气相沉积 (PECVD)系统制备了一系列氢化非晶碳 (a C :H)薄膜样品 .与利用甲烷 (CH4)制备的a C :H不同 ,该样品的光致发光峰位于蓝绿光范围并且呈现多峰结构 ,而不是表现为一个较宽的单峰 .同时样品发光峰的特征随着制备过程中功率不同而变化 .认为 :a C :H薄膜中的芳香环结构的引入产生了新的发光中心 ,导致PL谱中新峰位的出现