衬底掺杂浓度对p-i-n结构电致发光的增强作用

采用等离子体增强化学气相淀积系统,应用原位氧化和原位掺杂技术制备出了以非晶硅/二氧化硅多层膜结构为本征i层、分别以磷和硼掺杂的非晶硅作为n型和p型区的p-i-n结构。经过三步后退火处理,i层晶化得到纳米硅/二氧化硅多层膜结构,磷和硼掺杂的非晶硅结晶形成多晶硅结构。衬底采用轻和重掺杂两种不同浓度的p型单晶硅。重掺杂衬底上的p-i-n结构的电致发光特性比轻掺杂的具有更低的开启电压和更高的发光强度和效率。根据载流子的输运机制分析,重掺杂的p+硅衬底一方面有效的降低了载流子的隧穿势垒,提高了载流子的有效注入效率,进而提高了电致发光强度和效率;另一方面,重掺杂衬底也降低了器件的总串联电阻,是器件开启电压降低的主要原因。     

掺氧多晶硅薄膜退火特性的研究

掺氧多晶硅薄膜作为钝化膜已成功地应用于半导体器件.为了适应器件制造过程中的高温热处理,有必要探讨膜的高温热退火物理效应.本文从薄膜的腐蚀速率、膜的厚度以及膜的折射率随不同退火温度的变化,显示了掺氧多晶硅薄膜经高温退火的致密效应.而从膜的红外吸收谱测量表明膜中含氧量基本不变,但Si-O键吸收峰随着退火温度的升高向高频方向移动,并且愈益接近SiO_2的红外吸收谱.由此说明高温热退火使无定形的生长层薄膜再结构为Si多晶颗粒和SiO_2.使膜中SiO_2成份随着退火温度升高也跟着增加.     

掺氧多晶硅薄膜退火特性的研究

掺氧多晶硅薄膜作为钝化膜己成功地应用于半导体器件。为了适应器件制造过程中的高温热处理,有必要探讨膜的高温热退火物理效应。本文从薄膜的腐蚀速率、膜的厚度以及膜的折射率随不同退火温度的变化,显示了掺氧多晶硅薄膜经高温退火的致密效应。而从膜的红外吸收谱测量表明膜中含氧量基本不变,但Si-O键吸收峰随着退火温度的升高向高频方向移动,并且愈益接近SiO_2的红外吸收谱。由此说明高温热退火使无定形的生长层薄膜再结构为Si多晶颗粒和SiO_2。使膜中SiO_2成份随着退火温度升高也跟着增加。     

用同步辐射光电子谱研究氧对GaAs-Al和GaAs-Au界面形成的影响

用同步辐射光电子谱研究了吸附于清洁的GaAs(110)解理面上的约0.7个单原子层的氧对Al—GaAs以及Au—GaAs界面形成的影响.初始淀积的铝(1ML)倾向于夺取As—O键中的氧,随后淀积的铝(>1ML)又从Ga—O键中夺取氧,形成Al—O键;Al的进一步增加使Al与次层GaAa的置换反应变得明显,其结果生成AlAs,同时被置换出来的Ga穿界面而出现在表面.微量的Au(<1ML)与O—GaAs之间只有微弱的相互作用.随后淀积的Au破坏As—O键并促使形成较稳定的Ga的氧化物,Ga的氧化物层阻止Ga进入Au,但不能阻止As分聚于Au层的表面.     

a-Si:H/SiO2多层膜中的脉冲激光诱导限制结晶

利用等离子增强化学气相淀积(PECVD)技术制备a-SiH/SiO2多层膜,并采用脉冲激光诱导限制结晶的方法,对a-SiH/SiO2多层膜进行晶化.喇曼(Raman)散射谱的结果表明经过激光辐照后纳米硅颗粒在原始的a-SiH子层形成,且尺寸可以精确控制.     

硅基垂直腔面光发射器件的研制

为了实现与现有集成电路工艺兼容的全硅基发光器件,提出了一种新型硅基垂直腔面光发射器件结构。它采用等离子体增强化学气相淀积(PECVD)方法制备的非晶硅(或非晶氮化硅)/二氧化硅交替生长的多层薄膜结构为分布式Bragg反射器(DBR),以夹在上下两个Bragg反射器之间的非晶碳化硅薄膜为中间发光层。通过设计与模拟,分析了DBR中薄膜生长顺序与层数对器件性能的影响。最后研制出光致红光发射器件和电致蓝绿光发射器件,并给出了它们的光致和电致发光谱。结果显示了在光致和电致激发下非晶碳化硅的发光和DBR对光谱的限制增强作用。     

类金刚石碳膜在大气热退火过程中的稳定性

本文对双离子束溅射淀积法制备的类金刚石碳膜进行了大气中的热退火研究。退火温度３００℃，时间分别为１．５ｈ和３．０ｈ。对退火前后的样品分别作了红外透射谱、Ｒａｍａｎ光谱和电阻率的测量，并在退火过程中对膜层电阻率进行了即位测量。结果表明，３００℃的退火并不能使膜层中的Ｃ－Ｈ键断裂，而使膜层结构趋于完整，膜层氧化变薄，其电阻率和红外透过率过率增高；但退火对膜的影响程度只与退火温度有关，而与退火时间无关。     

A-Si∶O∶H薄膜的淀积速率及折射率

本文研究了高频辉光放电等离子体分解SiH_4+H_2+H_2O混合气体淀积氢化非晶硅氧合金(a-Si:O:H)膜的淀积率及折射率,并就其放电机理对淀积速率作了初步的说明;对折射率的变化采用两种不同的物理模型进行了分析计算.     

Al金属多晶硅纳米膜欧姆接触的制作

利用低压化学气相淀积法(LPCVD)在表面有热氧化二氧化硅的(100)硅衬底上生长80nm厚多晶硅纳米膜,并对其界面进行表征.制作出单层Al金属的欧姆接触样品,在不同退火温度条件下对样片的电阻进行测量.结果表明,退火使欧姆接触的电阻率降低,接触电阻率可达到2.41×10-3Ω.cm2.     

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.     

PECVD氮化硅薄膜的沉积和退火特性

利用等离子增强化学气相沉积(PECVD)方法沉积了氮化硅薄膜,反应气体为氨气和硅烷.这些薄膜在不同条件(温度、时间和气氛)下进行了炉温或快速退火.对太阳电池而言,氮化硅薄膜不仅是有效的减反射层而且也有表面钝化和体钝化作用.利用椭圆偏振光谱、反射谱、红外吸收谱和准稳态光电导(QSSPC)分析了氮化硅薄膜的特性.实验发现随着退火温度的增加,氮化硅薄膜的厚度下降而折射率增加,可以归因于在退火过程中,薄膜愈加致密.红外吸收谱的研究发现,氮化硅中氢的含量在退火过程中有明显的下降,而QSSPC测量的样品寿命有同样的变化.这些结果显示氮化硅的钝化作用与其中的氢含量有关.     

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。     

在不同退火温度下射频磁控溅射CNx膜的电子场发射性质

对磁控溅射沉积得到的CN_x膜在不同温度下进行真空退火, 退火前后CN_x膜的化学键合采用X射线光电子能谱表征. 结果发现, 沉积的CN_x膜中氮原子与sp, sp², sp³杂化碳原子相键合, 并对经过退火的CN_x膜的键合结构和电子场发射特性的影响进行了研究.     

高功率准分子激光沉积类金刚石膜的热稳定性

在不同温度下(200~ 800 ℃) 将高功率准分子激光溅射方法沉积的类金刚石膜进行退火实验. 利用Raman和XPS光谱分析类金刚石膜在退火过程中的化学键合结构变化. 结果表明, 类金刚石膜是由少量的sp² C键和大量的sp³ C键组成的非晶态碳膜. 在退火温度小于600 ℃范围内, 类金刚石膜的热稳 定性较好； 退火温度高于600 ℃时, 类金刚石膜中的sp³ C键逐渐向sp ² C键转变, 当退火温度升到800 ℃时, 类金刚石膜中sp³ C键含量由 退火前的大约70%下降到40%. 可见, 高温退火能导致类金刚石膜的石墨化趋势.     

退火条件对多晶硅薄膜光电性能的影响

采用氢等离子体加热的方法晶化a-Si:H薄膜制备多晶硅薄膜,用Raman散射谱和傅里叶变换红外吸收谱(FT-IR)等方法进行表征和分析.研究了退火的射频功率、衬底温度和退火时间对薄膜微结构和光电性能的影响.结果表明,薄膜的氢含量是影响薄膜光学带隙的主要因素,而薄膜的结晶度是影响薄膜暗电导率的主要因素.     

在铝诱导下非晶硅薄膜低温快速晶化研究

在镀铝 (0 .5～ 4μm)的玻璃基底上用射频辉光放电化学气相沉积法沉积 1～ 4μm厚的α- Si薄膜 (基底沉积温度为 30 0℃ ,沉积速率为 1 .0μm/h) ,然后样品在共熔温度下、 N2 气保护中热退火 ,可使其快速晶化成多晶硅薄膜 .结果表明 :在铝薄膜的诱导下 α- Si薄膜在温度 550℃附近退火 5min即可达到晶化 ,X-射线衍射分析显示样品退火 30 min形成的硅层基本全部晶化 ,且具有良好的晶化质量 .     

快速热退火对a-Si:H/SiO2多层膜光致发光的影响

采用在等离子体增强化学气相沉积(PFCVD)系统中沉积a-Si：H和原位等离子体逐层氧化的方法制备a-Si：H／SO2多层膜．用快速热退火对a-Si：H／SiO2多层膜进行处理，制备nc—Si/SiO2多层膜，研究了这种方法对a-Si：H／SiO2多层膜发光特性的影响．研究发现对a-Si：H／SiO2多层膜作快速热退火处理，可获得位于绿光和红光两个波段的发光峰．研究了不同退火条件下发光峰的变化．通过对样品的TEM、Raman散射谱和红外吸收谱的分析，探讨了a-Si：H／SiO2多层膜在不同退火温度下的光致发光机理．