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.     

衬底温度对Zn_(0.97)Cr_(0.03)O薄膜的结构和发光及磁性的影响

采用PLD的方法在衬底温度为300,400,500,600℃下制备了Zn_(0.97)Cr_(0.03)O薄膜。利用X射线衍射仪、AFM、荧光光谱仪、VSM研究衬底温度对薄膜的结晶、表面形貌、内在缺陷、磁性的影响.实验结果表明:所有薄膜都具有(002)峰择优取向,且400℃下制备的薄膜最为平整;4个样品都存在光激发,300℃的发光强度最强、400℃次之,而500℃和600℃的发光强度明显减弱,这些与样品中缺陷态有密切的关系;4个样品都具有室温铁磁性,且随着衬底温度的增加饱和磁化强度Ms先增加后减小,400℃下制备的薄膜具有最大的饱和磁化强度,这些磁性变化与样品中Zn空位和Cr~(3+)浓度变化有密切关系.     

热丝化学气相法合成金刚石的温度场仿真及试验

为了对热丝化学气相法沉积金刚石薄膜的工艺进行优化,提出了以有限元法模拟金刚石薄膜沉积系统三维温度场的新方法.在有限元仿真中,分析了温度场中热丝温度、直径、热丝排布、热丝与衬底距离等参数对衬底温度及均匀性的影响.在此基础上,通过热丝化学气相法沉积金刚石薄膜和生长单晶金刚石颗粒的试验验证了仿真结果的正确性.实验和仿真结果一致表明,热丝排布以及热丝与衬底间距离是影响金刚石薄膜沉积温度场的主要因素.     

沉积温度对BC2N薄膜的生长和附着性的影响

应用热丝辅助射频等离子体化学气相沉积法在硅、金刚石衬底上合成了BC2N薄膜,X－射线衍射、红外谱分析表明较高的温度有利于BC2N化合物的成核和生长。高温制备的薄膜的化学组分主要为BC2N,B,C和N原子间互相结合成键,但与硅衬底的附着力很差。选择热膨胀系数与硅接近的金刚石作为过渡层沉积BC2N多层膜,逐层提高生长温度,不仅提高生长温度,不仅提高了薄膜中BC2N的含量,而且提高了薄膜与衬底的粘 附力。     

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.     

Si-QDs/SiO_2薄膜微结构特性分析

采用等离子体化学气相沉积(PECVD)技术制备了多层结构的Si-QDs/SiO_2薄膜,在介绍了傅里叶变换红外光谱和拉曼散射谱2种薄膜微结构特性分析技术工作原理的基础上,采用傅里叶变换红外光谱和拉曼散射谱2种检测手段对薄膜的微结构进行了表征。研究发现只有当沉积硅量子点层的N2O流量小于2时,Si-QDs/SiO_2多层膜中才会出现结晶的硅量子点,且结晶的硅量子点的尺寸随着氧含量的增加而减小。这为纳米硅在光电器件的应用提供了一定的实验和理论依据。     

氧化锌及银掺杂的氧化锌薄膜的紫外发光研究

采用超声喷雾热解工艺,在Si(100)衬底上制备了ZnO薄膜,研究了衬底温度、喷雾速率、银掺杂对ZnO薄膜发光性质的影响.结果表明,选择合适的沉积温度和喷雾速率能制备出具有良好结晶质量、强紫外发射、高紫外/可见发光强度比的ZnO薄膜.未掺杂样品中,在沉积温度为500 ℃、喷雾速率为0 15 mL/min条件制备的ZnO薄膜的近带边紫外发光性能最好,其紫外/可见发光强度比能够达到470.低浓度的银掺杂可以进一步提高ZnO的紫外发光性能,掺杂3%浓度的Ag可以使ZnO的紫外/可见发光强度比达到700.但过高浓度的掺杂反而会降低紫外发光强度.     

沉积温度对MOCVD制备ZnO纳米薄膜性质的影响

采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)法在石英衬底上制备了ZnO纳米薄膜,考察了不同沉积温度对ZnO薄膜结构及光学性质的影响.结果表明:所有样品均表现出C轴择优的六角纤锌矿结构.随着沉积温度由700℃升高至800℃时,ZnO薄膜的半峰宽逐渐变窄,晶粒尺寸逐渐增大,光致发光强度逐渐增强,表明沉积温度的升高有利于晶体的生长.当沉积温度由800℃继续升高后,样品的半峰宽变宽,晶粒尺寸减小,光致发光强度降低,表明沉积温度过高产生热缺陷,不利于晶体的生长.     

低压热丝化学气相沉积法快速合成1-2层石墨烯薄膜

利用镍衬底独特的渗碳-析碳机制,分别引入混合气体氢气和乙炔,使用低压热丝化学气相沉积法(LPHFCVD),在镍衬底上生长石墨烯(Graphene)薄膜。通气时长分别为5s,60s,300s,极大地节省了时间和成本。制备的样品分别通过拉曼光谱(Raman),X光电子能谱(XPS),扫描电镜(SEM)等分析表征手段对其结构、形貌、缺陷等进行表征。拉曼光谱表明石墨烯薄膜的D,G,2D峰在不同温度、不同反应时间条件下不同的层数、缺陷密度和结晶质量,其中以950℃,5s的条件制备得到的石墨烯薄膜为1-2层,且缺陷极少,结晶质量很高。XPS的结果进一步确认了按照以上条件制备的石墨烯薄膜具有很高的结晶质量和很低的缺陷密度。SEM则显示了在镍衬底上制备石墨烯薄膜的形貌。     

管式PECVD工艺对氮化硅薄膜折射率的影响

折射率是反映薄膜成分以及致密性的重要指标, 是检验薄膜制备质量的重要参数,其变化直接影响太阳能电池的转化效率。本文研究了不同射频功率、腔体压强、衬底温度以及硅烷和氨气配比等沉积条件对在太阳能电池上沉积的氮化硅薄膜折射率的影响,分析了氮化硅薄膜折射率随各沉积条件变化的原因。     

镍衬底上立方氮化硼薄膜的大面积生长

采用热丝辅助射频等离子体化学气相沉积（ＣＶＤ）方法地较大面积（≥５ｃｍ＾２）镍衬底上生长立方氮化硼（ｃ－ＢＮ）薄膜。所用气体为硼烷、氨气和氢气的混合气体。实验发现，灯丝温度及其分布是影响ｃ－ＢＮ薄膜生长的主要因素。Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）分析表明，样品中立方相的成分随温度的升高而增加，当温度达到２０００℃时，样品中主要为立方相成分，无六方相（ｈ－ＢＮ）或其它杂相形成。用扫描电镜（ＳＥＭ）对样品表面不同     

纳米硅薄膜太阳能电池的制备及特性研究

主要讲述了单晶体硅电池、多晶体硅电池、微晶硅电池及薄膜硅电池的性质及特点,同时介绍了硅太阳能电池的发展历程;讲述了纳米硅薄膜太阳能电池的等离子体增强化学气相沉积制备及沉积理论;论证了H稀释浓度对硅纳米薄膜太阳电池性能的影响;阐述了沉积气压和衬底温度对薄膜性能的影响;最后讲述了透明导电薄膜在薄膜太阳能电池中的应用情况及光学性质。     

衬底温度对纳米硅薄膜结构性能的影响

在等离子体化学气相沉积系统中采用高氢稀释硅烷蚀刻法制备了纳米硅薄膜。系统地研究了衬底温度对ｎｃ－Ｓｉ：Ｈ薄膜的结构性能的影响。结构表明随着衬底温度从２４０℃升高到３２０℃，薄膜的晶态率从２４％增大为６５％，平均晶粒尺寸从６ｎｍ增大为１０ｎｍ。当衬底温度≤２００℃时，生成薄膜为ａ－Ｓｉ：Ｈ薄膜。文中还对纳米硅薄膜的晶化机制进行了讨论。     

射频溅射无定形硅性质研究

硅烷(SiH_4)辉光放电分解法(G D 法)和射频溅射法(S P 法)是制备氢化无定形硅(a-Si:H)薄膜的两种主要方法.前人采用GD 法制成禁带缺陷态密度很低的a-Si:H 薄膜,并成功地掺入磷和硼,制成n 型或p 型的无定形半导体材料.用SP 法制备的a-Si:H 薄膜,由于禁带缺陷态密度较大,早期被认为不适于作器件材料.近年来,通过改变沉积参数,使射频溅射无定形硅的性质有所改善.但是从光电导和光致发光强度说明,目前的工艺尚未能把缺陷态密度减到最小.这种a-Si:H 薄膜性质还不     

InAs/GaAs量子点生长的KMC模拟

采用动力学蒙特卡罗(kinetic Monte Carlo,KMC)模型模拟了Ga As应变弛豫图形衬底上In As量子点生长的初始阶段.Ga As应变弛豫图形衬底是通过在其衬底中埋藏已制备的In As量子点得到,并运用格林函数法计算在不同的埋藏深度下衬底表面的应变能,然后将计算结果运用到生长模拟过程中.模拟中分别考虑了温度、沉积速率和埋层深度对量子点生长的影响.模拟结果表明:通过控制生长温度和沉积速率能形成均匀、有序分布的2D岛;埋层深度越大,越不利于沉积原子聚集.     

nc-Si:H薄膜的微结构特征与光学特性

利用射频等离子体增强型化学气相沉积(RF-PECVD)工艺,以SiH4和H2作为反应气体源,在玻璃和石英衬底上制备了氢化纳米晶硅(nc-Si:H)薄膜.采用Raman散射谱、原子力显微镜(AFM)、透射光谱方法对在不同衬底温度与不同H2稀释比条件下沉积生长薄膜的微结构和光学特性进行了实验研究.结果表明,nc-Si:H薄膜的晶粒尺寸为2.6～7.0nm和晶化率为45%～48%.在一定反应压强、衬底温度和射频功率下,随着H2稀释比的增加,薄膜的沉积速率降低,但晶化率和晶粒尺寸均有所增加,相应光学吸收系数增大.而在一定反应压强、射频功率和H2稀释比下,随着衬底温度的增加,沉积速率增加,薄膜晶化率提高.     

氧分压对 NiOx 薄膜微结构和电阻开关特性的影响

利用磁控溅射方法在镀Pt的Si（100）衬底上沉积制备NiO x 薄膜,研究了氧分压对薄膜微结构和电阻开关特性的影响．微结构观测分析结果表明：在20％氧分压下,可获得沿[200]晶向择优生长的N iO x 多晶薄膜,薄膜表面平整致密,晶粒平均直径约为13.8 nm ,垂直衬底生长形成柱状晶粒结构．磁性测试结果显示薄膜具有典型的铁磁性磁化曲线,但薄膜饱和磁矩随着氧分压增加急剧降低．电学测试结果表明20％氧分压氛围下沉积制备薄膜样品的电流电压曲线呈现出典型的双极性电阻开关特性：在－0.6 V读取电压下,可获得大于10的高／低电阻态阻值比．指数定律拟合电流电压实验曲线表明：薄膜低电阻态漏电流为欧姆接触电导;而薄膜处于高电阻态时,低电压下的漏电流仍以欧姆接触电导为主,高电压下则以缺陷主导的空间电荷限制电流为主．     

衬底上立方氮化硼薄膜的大面积生长

采用热丝辅助射频等离子体化学气相沉积（ＣＶＤ）方法在较大面积（≥５ｃｍ２）镍衬底上生长立方氮化硼（ｃ－ＢＮ）薄膜．所用气体为硼烷、氨气和氢气的混合气体．实验发现,灯丝温度及其分布是影响ｃ－ＢＮ薄膜生长的主要因素．Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）分析表明,样品中立方相的成分随温度的升高而增加,当温度达到２０００℃时,样品中主要为立方相成分,无六方相（ｈ－ＢＮ）或其它杂相形成．用扫描电镜（ＳＥＭ）对样品表面不同位置形貌观察发现,立方相晶粒大小均匀且分布致密．Ｘ光电子能谱（ＸＰＳ）测得样品中Ｂ原子与Ｎ原子的组分比大约为１１．当温度达到２０００℃以上时,样品中立方相成分减小,说明在合适的温度下,可制备具有理想化学配比的大面积ｃ－ＢＮ薄膜．     

锗/硅量子点形貌随退火温度的变化与电学特性研究

研究了锗(Ge)量子点薄膜表面形貌随退火温度的变化及其相应的电学特性。以锗烷为主要反应气体,应用等离子增强化学气相沉积法(PECVD)在300℃温度、p-硅(100)基片上沉积了锗量子点薄膜,然后分别在400℃、500℃、600℃温度下退火。应用原子力显微镜(AFM)系统地观察了锗量子点薄膜的二维、三维图像,发现原位生长的锗量子点尺寸起伏大、薄膜表面比较粗糙。退火后,锗量子点分布趋于均匀,并且随退火温度的升高,量子点呈一定的取向排列,表面变得平整。通过电流-电压(I-V)和电容-电压(C-V)测试,发现锗量子点薄膜具有良好的电学特性。随退火温度的升高,电流、电容显著增大,漏电流减小,说明退火后,锗量子点薄膜晶界和粗糙度减小,使样品的表面、界面特性更好。     

硅量子点表面钝化的发光研究

通过第一性原理模拟计算发现，对硅量子点表面的钝化条件不同，引入的局域态也不同。我们分别用Si=0和Si-O-Si键对量子点表面进行钝化，在带隙中引入了局域态；而分别用Si—H和岛一OH键对量子点表面进行钝化，在带隙中没有引入任何局域态。结合硅量子点的制备实验和发光的检测，可以解释硅量子点在不同条件下的发光机理。