掺杂硅纳米薄膜法向热导率的分子动力学模拟

采用非平衡态分子动力学方法计算了平均温度为300 K时膜厚2.2~104.4 nm的硅纳米薄膜以及掺锗的硅纳米薄膜的法向热导率.采用随机掺杂方式在硅纳米薄膜中掺入锗原子,掺杂浓度分别为5%和50%.模拟结果表明,相同膜厚的掺锗硅薄膜的法向热导率比纯硅薄膜的法向热导率小很多,掺杂前后的硅薄膜法向热导率均随着膜厚的增大而增大.通过计算体态硅热导率关于声子平均自由程的累积函数,发现对体态硅热导率主要贡献是声子平均自由程为2~2 000nm的声子,而掺锗的体态硅中对热导率贡献约占80%的声子平均自由程为0.1~30 nm,远小于纯硅中对热导率主要贡献的声子平均自由程.     

Mn掺杂对Ba0.5Sr0.5TiO3薄膜介电性能的影响

以醋酸盐和钛酸四丁酯为原料，采用溶胶-凝胶工艺在Pt／TiO2／SiO2／Si基片上制备了掺锰Ba0.5Sr0.5TiO3薄膜。通过X射线衍射和扫描电镜分析研究了薄膜的相结构和形貌，测试了以Pt为底电极、Ag为上电极的MFM电容器的介电性能。研究结果表明：掺锰Ba0.5Sr0.5TiO3薄膜较未掺杂的Ba0．5Sr0．5TiO3薄膜介电常数高、介电损耗降低。介温谱表明在居里温度附近发生弥散型相变，且居里温度有向低温方向漂移的趋势。     

硅纳米线热传导的分子动力学模拟

采用非平衡态分子动力学方法模拟了硅纳米线的热传导性能,并对其主要影响因素作了分析.模拟结果表明:在相同的温度区间(800~1 500 K)内截面形状为正方形的纳米线的导热系数要比体态硅小2个量级,且随着温度的上升,导热系数随之下降;当模拟温度固定时,导热系数随着纳米线长度的增加而增加,并趋于一个收敛值;同时当纳米线的截面面积增加时,导热系数也随之增加;当纳米线表面存在缺陷时,其热传导系数小于无缺陷纳米线的值.     

硅基PMMA/SiO2-ZrO2有机-无机复合光波导的制备研究

构建了一种硅基PMMA/SiO2-ZrO2有机-无机复合光波导结构,采用溶胶-凝胶法在硅基底上制备厚度约17μm的PMMA薄膜作为包层材料,在硅基PMMA上制备了具有紫外感光性的SiO2-ZrO2基有机-无机复合芯层薄膜.测得PMMA和SiO2-ZrO2基复合薄膜在光纤常用通讯窗口0.85,1.31,1.55μm波长附近的折射率差比δ分别为4.81%,4.55%,4.50%.利用芯层材料自身的感光性,结合紫外辐照技术,制备了硅基PMMA/SiO2-ZrO2基有机-无机复合光波导阵列图形,其最小宽度约25μm,厚度约5μm,图形规整、边缘清晰.通光实验表明该波导能够将波长1.53~1.55μm的光限制在波导内,实现光的传输和分束.     

硅扩展电阻式温度传感器阻温特性的研究

阐述了一种结构特点的硅扩展工元件的温度敏感原理，提出了物理模型?探讨了其工作温区拓宽机理。对器件的结构、材料、工艺参数对阻温特性的影响进行了计算机模拟分析及实验研究。理论分析和实验结果表明：传感器０－３００℃范围内具有正温度系数特性其阻温系数为０．７３％℃。要拓宽硅扩展电阻传感器ＰＴＣ特性区的工作温度范围，必须尽可能减少扩散接触区的体积和晶体的体积?尽可能提高硅掺杂浓度和晶体中载流子寿命，并适当提     

金纳米薄膜面向导热系数的实验研究

基于电子束物理气相沉积法制备纳米薄膜的悬浮工艺，采用一维稳态恒热流加热法实验测量了80—300K厚度为23nm金薄膜的面向导热系数．研究表明金纳米薄膜的面向导热系数有非常显著的尺寸效应：金纳米薄膜的面向导热系数大大低于体材料的值，并且导热系数随温度的升高而增大，这一趋势与体材料导热系数的温度依赖性相反；同时，金纳米薄膜的Lorenz数大约为体材料值的3倍，并且随着温度的升高有减小的趋势，表明Wiedemann-Franz定律对于金纳米薄膜不再适用．     

超薄氩膜热传导的分子动力学模拟

采用基于经典理论的平衡态分子动力学(EMD))方法，在无量子化修正的条件下，计算了固态氩(Ar)在低于其Debye温度(92K)下的导热系数．温度在20K以上时，模拟结果和实验值吻合较好，说明固态Ar的量子化效应对其热传导性能影响不大，温度低于20K时，由于模拟区域对长波声子的裁剪作用使得模拟结果比实验值低．在此基础上，使用经典分子动力学基于三向、两向周期性边界条件的各向异性非平衡态薄膜模型，模拟了超薄Ar膜在40K的导热系数，2种模型给出了具有相同变化趋势的薄膜热传导特性曲线，即：随着膜厚的增加，导热系数增大，且模拟结果同模拟区域横截面大小无关．在相同条件下，2种模型得到的氩膜导热系数相差10％左右．     

P型重掺杂硅薄膜及其在叠层电池隧道结中的应用

本文采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)方法沉积出不同掺杂浓度的硅薄膜.利用原子力显微镜(AFM),IR和Raman散射等手段对硅薄膜的微结构进行了研究.通过测试薄膜的暗电导和激活能,对硅薄膜的电学特性进行了分析.为提高隧道结的复合速率,在隧道结的N层、P层之间插入不同掺杂浓度的硅薄膜做复合层,并测试了隧道结的电流-电压特性和透光性.实验结果表明:随着掺杂气体比例R(B2H6/SiH4)的增加,硅薄膜逐渐由微晶硅转变为非晶硅,薄膜的微结构和电学特性随之改变.隧道结复合层的最佳掺杂气体比例R=0.04,在该条件下的薄膜是含有少量品粒的非晶硅.使用该复合层的隧道结具有阻抗小、接近欧姆接触、光吸收少等优点.     

退火条件对氧化钒薄膜微观结构的影响

采用直流对向靶磁控溅射的方法在SiO2／Si衬底上制备了具有（001）择优取向的V2O5薄膜，利用X射线衍射、场发射扫描电子显微镜和四探针测试方法对退火前后薄膜的表面形貌、物相组分和电阻温度系数进行了测量．结果表明：200℃衬底温度下溅射得到的薄膜为多晶V2O5，膜表面颗粒呈细长针状，经700℃、1h退火后，薄膜中VO2相成分增多，颗粒变为长方形柱状；退火后薄膜的电阻温度系数达到-3.2％／K，与薄膜的微结构和物相组分有很大关系：3h退火后．得到高纯度的V2O5薄膜．     

太阳能电池用低掺杂率多晶硅薄膜的制备

通过铝诱导晶化非晶硅(Aluminum-Induced Crystallization, AIC)制备的多晶硅薄膜具有较高的铝掺杂浓度(2×10¹⁸ cm^-3), 不适宜作为薄膜太阳能电池的吸收层. 我们提出了QCGE AIC法, 即: 硅原子的快速扩散; 冷却成核; 晶粒的慢速生长; 铝原子的向外扩散.通过精确控制AIC过程中退火温度及模式制备了掺杂率为2×10¹⁶ cm^-3的高品质多晶硅薄膜. 二次离子质谱(Secondary-Ion-mass Spectroscopy, SIMS)结果表明: 制备多晶硅薄膜中铝残留浓度依赖于退火的温度模式; 霍尔效应测试结果表明: 制备多晶硅薄膜的掺杂率依赖于退火的温度和退火模式; 拉曼光谱表明: 通过QCGE AIC 制备的多晶硅薄膜中包含有少量由小颗粒硅组成的区域.