SiH_4辉光放电等离子体中中性基团的轴向分布

利用RGA100质谱仪成功地实现了对SiH4辉光放电等离子体的在线检测。根据线性拟合的方法获得了SiH4消耗率及中性基团SiHn(n=1,2,3)在空间的分布规律,并对此进行了详细的分析和讨论。     

硅烷射频辉光放电中的SiH_2/SiH_3

本文报道了采用四极质谱计实现在PCVD系统中对制备a－Si：H薄膜时的硅烷射频辉光放电中性基团的在线测量。获取了在低压强、小放电功率条件下,SiH2与SiH3基团的相对丰度比。     

氢化微晶硅薄膜沉积的气相反应过程模拟

以SiH4和H2为反应气源,建立了等离子体增强化学气相沉积法制备氢化微晶硅(μc-Si:H)薄膜的气相反应模型,模拟了硅烷浓度、等离子体参数(如电子温度Te和电子密度ne)等对气相反应的影响.结果表明:SiH3是μc-Si:H薄膜的主要沉积前驱物;随着硅烷浓度增大,等离子体中SiH3等前驱物的浓度增大,而H原子的浓度快速下降,二者的浓度比(H/SiH3)随之降低;随着Te和ne的增大,H原子的浓度单调升高,SiH3等前驱物的浓度先增大然后趋于饱和,H/SiH3比值增大.     

SiH和SiH2分子的结构与势能函数

应用二次组态相关(QCISD)方法,采用D95(3df,3pd)基组对SiH分子和SiH2分子的结构进行优化,得到了它们的平衡几何构型和谐振频率.采用最小二乘法拟合出SiH分子的Murrell-Sorbie势能函数,在此基础上导出光谱数据和力常数;并通过多体展式理论导出SiH2分子的势能函数,正确地反应了其平衡构型特征.     

SiH_3+O_2(~3Σg)反应路径的理论研究

采用密度泛函B3LYP/6-311G**和高级电子相关耦合簇CCSD(T)/6-311G**方法计算并研究了SiH3与O2(3Σg)反应的机理,全参数优化了反应势能面上各驻点的几何构型,并用频率分析方法和内禀反应坐标(IRC)进行了计算,对过渡态进行了验证.结果表明:SiH3 O2(3Σg)反应可经多条路径和多个步骤,经缔合、氢转移和离解得到SiH3O2,SiH2O2 H,SiH2O OH,SiH3O O,SiHO2 H2等产物.     

SiH3+O2(3∑g)反应路径的理论研究

采用密度泛函B3LYP／6—311G^＊＊和高级电子相关耦合簇CCSD（T）／6-311G^＊＊。方法计算并研究了SiH3与O2（^3∑g）反应的机理，全参数优化了反应势能面上各驻点的几何构型，并用频率分析方法和内禀反应坐标（IRC）进行了计算，对过渡态进行了验证．结果表明：SiH3＋O2（^3∑g）反应可经多条路径和多个步骤，经缔合、氢转移和离解得到SiH3O2，SiH2O2＋H，SiH2O＋OH，SiH3O＋O，SiHO2＋H2等产物．     

SiH3自由基与HNCO反应机理的理论研究

采用量子化学UMP2方法,在6-311G基组水平上对自由基SiH3与HNCO的反应机理进行了研究,全参数优化了反应过程中的反应物、中间体、过渡态和产物,通过频率分析和内禀反应坐标（IRC）确定了中间体和过渡态．计算结果表明SiH3自由基与HNCO的反应有三条可能的反应通道,其中反应通道SiH3＋HN—CO→IM2或IM3→TS2→P2（SiH3NH＋CO）反应势垒最低,为主反应通道．     

SiH(SiD)自由基的分子结构和基态势能函数的理论研究

运用群论和原子分子静力学方法,推导了SiH(SiD)自由基分子基态的合理离解极限.采用多种方法和基组组合优化计算了SiH(SiD)自由基分子基态的平衡结构,振动频率和离解能.使用二次组态相互作用方法QCISD(T)结合6-311++g(3df,3pd)基组对SiH(SiD)自由基分子基态进行了单点能扫描计算.对标准的Murrell-Sorbie函数进行修正,用最小二乘法分别拟合Murrell-Sorbie函数和修正的Murrell-Sorbie函数得到了SiH(SiD)自由基分子基态的势能函数和对应的光谱常数.结果表明,修正的Murrell-Sorbie势能函数计算所得光谱常数与实验结果符合很好.表明修正的Murrell-Sorbie函数能更为精确地描述SiH(SiD)自由基分子基态的势能函数.     

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.     

PECVD沉积氮化硅薄膜的透过率研究

研究了用PECVD薄膜沉积设备制作氮化硅薄膜的透过率。通过改变沉积工艺参数,研究了沉积温度、射频功率、SiH4流量和腔体压强对薄膜透过率曲线的影响,并分析影响原因。     

电子与硅烷分子碰撞的散射截面对微晶硅生长影响

较为系统的研究了甚高频化学气相沉积在高压高功率下生长的微晶硅薄膜.给出了功率密度-气体流量和压强-功率密度的二维相图.用朗缪尔探针测出薄膜沉积时等离子体内部电子温度,并用麦克斯韦玻尔兹曼分布进行拟合给出电子能量分布函数.由电子能量分布函数出发通过单电子碰撞模型给出等离子体内部各种基浓度的计算公式.并通过数值模拟给出等离子体中SiH2,SiH3等基的浓度.利用SiH2与SiH3比值,结合表面扩散模型,解释气压功率密度相图中随电子温度的增加（功率的增加）,晶化率增大的现象.     

反应溅射Nb-Si-N薄膜的微结构与力学性能

在Ar、N2和SiH4混合气体中,通过反应磁控溅射方法制备了一系列不同Si含量的Nb-Si-N复合薄膜,采用EDS、XRD、TEM、AFM和微力学探针表征了复合薄膜的成分、相组成、微结构和力学性能.结果表明,采用反应磁控溅射技术通过控制混合气体中SiH4分压可以方便地获得不同Si含量的Nb-Si-N薄膜.少量Si的加入使薄膜得到强化,并在Si含量为3.4%时达到硬度和弹性模量的最高值,分别为53 GPa和521 GPa.进一步增加Si含量,薄膜的硬度和弹性模量逐步降低.Nb-Si-N薄膜力学性能的提高与其晶体缺陷的增加有关.     

SiH，SiD，SiT分子基态（X^2П）的结构与解析势能函数

利用群论及原子分子反应静力学的有关原理,推导了SiH（SiD,SiT）分子基态的电子态和合理的离解极限．采用量子力学从头算法,应用二次组态相互作用QCISD／6—311g（df,2pd）方法对SiH,SiD,SiT的基态平衡结构和谐振频率进行了优化计算．并使用该方法和基组对SiH（SiD,SiT）分子的基态进行了单点能扫描计算,用正规方程组拟合了Murrel—Sorbie势能函数,得到了该态的完整的势能函数．从得到的势能函数计算了基态的光谱常数,结果与实验数据较为一致．     

LICVD法纳米硅粉的制备及激光能量阈值研究

利用自制的LICVD法纳米粉设备对在不同反应气体流量和SiH4含量条件下的激光能量阈值进行了研究,对由该方法在不同反应气体流速条件下制备的纳米硅颗粒进行了微结构表征,同时就反应气体流量对纳米硅颗粒的微结构影响机制进行了探讨。     

SiH_2和SiF_2分子的结构与热力学性质

用密度泛函理论在B3LYP/6-311+G(3d2f)水平上计算研究SiH2和SiF2基态分子的结构与热力学性质,得到其热力学性质与温度的关系式和生成反应热力学性质与温度的关系.研究结果显示,SiH2分子和SiF2分子的基态均具有C2v对称性,电子态均为X1A1.气态SiH2分子不具有热力学稳定性,气态SiF2分子具有热力学稳定性.     

Fabrication of high quality strained SiGe on Si substrate by RPCVD

In this study,the growth kinetics of SiGe in a reduced pressure chemical vapor deposition system using dichlorosilane(SiH2Cl2) and germane(GeH4) as the Si and Ge precursors were investigated.The SiGe growth rate and Ge content were found to depend on the deposition temperature,GeH4 flow and reactor chamber pressure.The SiGe growth rate escalates with increasing deposition temperature,while the Ge content is reduced.The SiGe growth rate accelerates with increasing GeH4 flow,while the Ge content increases more slowly.According to the experimental data,a new relationship between Ge content(x) and F(GeH4)/F(SiH2Cl2) mass flow ratio is deduced:x2.5/(1x) = nF(GeH4)/F(SiH2Cl2).The SiGe growth rate and Ge content improve with increasing reactor chamber pressure.By selecting proper precursor flows and reactor pressure,SiGe films with the same Ge content can be fabricated at various temperatures.However,the quality of the SiGe crystals is clearly dependent on the deposition temperature.At lower deposition temperature,higher crystalline quality is achieved.Because the growth rate dramatically drops with lower temperatures,the optimum growth temperature must be a compromise between the crystalline quality and the growth rate.X-ray diffraction,Raman scattering spectroscopy and atomic force microscopy results indicate that 650°C is the optimum temperature for fabrication of Si0.75Ge0.25 film.     

应用原子极化半径方法对 CH_4,SiH_4和 GeH_4的 X_(?)方法研究

用多重散射x_α方法(MS—x_α)和原子极化半径的概念对CH_4、SiH_4和GH_4三个分子进行了键长优化,并计算了分子的部分电离能.优化得到的分子键长值及在最优键长和实验键长两处的电离能计算值与实验数据吻合较好,且优于其他作者用x_α方法对CH_4、SiH 和GeH 分子的计算结果.     

SiH3与C6H6反应机理的理论研究

采用密度泛函理论(DFT)对SiH3自由基与C6H6反应机理进行了研究,在B3LYP/6-311G**水平上全参数优化了反应势能面上各驻点(反应物,中间体,过渡态和产物)的几何构型,通过内禀反应坐标(IRC)计算和频率分析方法,对过渡态进行了验证.研究结果表明,SiH3 与C6H6可以通过两种不同反应通道形成不同产物.     

SiH分子基态(X2∏)的解析势能函数

利用群论及原子分子反应静力学的有关原理,推导了SiH分子基态的电子态和合理的离解极限,利用Gaussian 03程序包.采用QCISD(T),QCISD,B3LYP方法和6-311G(df,pa),6-311G(df,2pd),6-311G(2df,pd),6-311C(2df,2pd)等基组对SiH的基态平衡结构和谐振频率进行了优化计算.通过比较发现QCISD(T)方法为最优方法、6-311G(df,2pd)为最佳基组的结论.使用该方法和基组对SiH分子的基态进行了单点能扫描计算,用正规方程组拟合了Murrel-Sorbie势能函数,得到了该态的完整的势能函数,并从得到的势能函数计算了基态的光谱常数,结果与实验数据较为一致.     

Si纳米线的气-液-固生长与结构表征

以Au膜作金属催化剂、SiH4作为源气体,基于气-液-固(VLS)生长机制在n-Si(111)单晶衬底上制备出了Si纳米线.利用扫描电子显微镜对样品进行了结构表征,Si纳米线的直径为20～200 nm、长度为数微米到数十微米,X射线能量损失谱分析表明所制备的Si纳米线中含有少量的Au元素.讨论了生长温度、SiH_4流量、Au膜层厚度和生长时间对Si纳米线的形成与结构的影响.