有序可控纳米银球阵列对a-SiN_x∶O薄膜光致发光增强的研究

采用聚苯乙烯(PS)纳米小球自组装技术结合激光退火方法制备了三种不同尺寸纳米银球阵列,研究不同尺寸纳米银球阵列对非晶掺氧氮化硅(a-SiN_x∶O)薄膜的光致发光的影响.首先,在p型硅衬底上铺有三种不同尺寸的聚苯乙烯(PS)纳米小球,再采用磁控溅射系统蒸镀银薄膜,然后用激光对该银薄膜进行处理.最后,采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)系统在样品表面生长非晶掺氧氮化硅薄膜.实验结果表明,相比于未引入纳米银球阵列的a-SiN_x∶O薄膜,引入170nm、220nm和300nm银球阵列的a-SiN_x∶O薄膜,其光致发光强度(PL)分别增强4.6、3.1和1.3倍.样品的原子力显微镜(AFM)图像显示,纳米银颗粒呈周期性排列且尺寸可控.荧光光谱分析表明,随着纳米银球阵列尺寸的增加,薄膜的发光峰位出现了红移.通过分光光度计UV-3600对a-SiN_x∶O薄膜的消光谱进行了测量计算.为了进一步研究不同尺寸纳米银球阵列对非晶掺氧氮化硅(a-SiN_x∶O)薄膜的光致发光的影响,对其消光谱和PL谱进行了对比分析.实验证实了a-SiN_x∶O薄膜光致发光的增强来自于金属银局域表面等离激元(LSP)与a-SiN_x∶O薄膜光发射之间的耦合.     

含纳米硅氧化硅薄膜的光致发光特性

利用射频磁控溅射复合靶技术,通过调节复合靶的百分比制得富硅的氧化硅薄膜,并在不同的温度下退火,制得含纳米硅的氧化硅薄膜.通过Raman谱的测量,计算出800℃退火的薄膜中纳米硅晶粒的平均尺寸为5.6 nm,用X射线衍射测量同样的样品得出其粒径为6.0 nm.在室温下测量光致发光(PL)谱,探测样品的峰位为360 nm,并结合光致发光激发谱(PLE),研究相应的激发与发光中心.     

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SiN_x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 nm范围内,观察到发光峰有明显的红蓝移现象,认为薄膜中有硅量子点的存在,缺陷态发光强度相对硅量子点的发光强度逐渐增强,为进一步制备在SiN_x薄膜中包埋硅量子点材料提供了依据。     

纳米硅/P3HT复合薄膜的制备及光学特性

采用等离子体增强化学气相沉积技术和旋涂法相结合制备了纳米硅/P3HT复合薄膜.利用Raman散射、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)和光致发光谱(PL)等技术对复合薄膜的微观结构及光学特性进行了分析.结果表明:氢流量的增加,可以有效钝化硅中的缺陷,提高纳米硅薄膜的晶化度;复合薄膜中纳米硅的引入改善了P3HT在短波长范围的吸收能力,但存在与P3HT辐射发光相竞争的过程;对复合薄膜的光致发光机制进行了分析.     

GaN纳米柱的量子效率研究

主要通过低温和室温变功率光致发光(PL)谱的实验手段,研究了GaN纳米柱和对应薄膜(作为参考)的量子效率表现.实验中发现在室温,激发光功率为0.5mW时,GaN纳米柱的积分PL强度是薄膜的12.2倍,这表明GaN纳米柱具有比薄膜更高的内量子效率和光引出效率.另外,依据高低温积分PL强度比的方法计算得到激发光功率0.5mW时,GaN纳米柱的内量子效率低于薄膜,该计算结果违背由实验现象得到的结果,这表明该内量子效率的计算方法是不合适的,因而建立了一种新模型,得到GaN纳米柱和薄膜的内量子效率比随激发光功率的变化规律,结果表明GaN纳米柱的内量子效率表现显著优于薄膜.     

不同激发波长下多孔硅的光致发光研究

采用阳极氧化法腐蚀n型Si(111)片,制备了多孔硅样品.利用荧光分光光度计对样品光致发光和光致发光激发特性进行了研究,发现多孔硅样品的光致发光谱上有2个发光峰,其中心分别位于640 nm和565 nm.基于前人的报道和本实验结果的分析,认为多孔硅的光致发光来源于纳米硅颗粒中光生载流子弛豫到其表面态上然后发生辐射复合.进一步通过实验证明,640 nm处的发光峰与纳米硅颗粒表面的Si-O复合物有关,而565 nm处的发光峰与其它发光中心有关.     

SiN薄膜纳米孔芯片制造工艺实验研究

针对第3代基因测序的需求,提出一种大规模的氮化硅薄膜纳米孔芯片制造技术.通过测量不同膜厚氮化硅薄膜的应力,选择适用于纳米孔制造的最佳厚度为100 nm.采用低压化学气相沉积、反应离子刻蚀和释放工艺制备出高成品率的氮化硅纳米薄膜芯片.在此基础上,使用聚焦离子束和高能电子束实现氮化硅薄膜纳米孔的制造.研究聚焦离子束刻蚀时间、电流与纳米孔直径的关系.实验结果表明,采用聚焦离子束将氮化硅薄膜的厚度减薄至40 nm以下时,制作纳米孔的效果更好.采用聚焦离子束制造的氮化硅薄膜纳米孔最小直径为26 nm,而采用电子束制备的最小直径可达3.5 nm.该方法为基于固体纳米孔的DNA测序检测提供了有力的支撑.     

含纳米硅粒SiO2薄膜的光致发光

采用RF磁控溅射技术制备含纳米硅的SiO2薄膜.通过对Si-SiO2复合靶的比分进行调节控制,并在不同的温度下进行高温退火得到不同粒径的纳米硅.利用XRD对样品进行分析得出纳米硅的平均粒径;对样品测量光致发光谱,其发光峰分别位于361 nm和430 nm,比较发现光致发光的峰位随比分的改变有微小的蓝移.文中对发光机理进行初步讨论.     

低效纳米孔晶体硅太阳电池性能研究

晶体硅太阳电池生产中,降低表面反射率能够提高太阳电池短路电流和转换效率.纳米孔硅的表面反射率极低,但报道中所实现的太阳电池输出参数(开路电压、短路电流、填充因子)都低于金字塔结构表面.采用对比法从光学性能、表面微结构和电极接触上对纳米孔硅和金字塔太阳电池进行比较分析,来研究纳米多孔硅太阳电池转换效率的抑制因素.研究表明短时间腐蚀的纳米孔硅太阳电池表面沉积氮化硅钝化膜后的平均反射率提高.长时间腐蚀的纳米孔硅表面沉积氮化硅后在短波段的反射率极低,因此平均反射率小于金字塔结构表面.但是由于纳米孔硅太阳电池的表面复合率高,而孔壁上附着的毛刺不仅会进一步增大表面复合,还会削弱表面钝化效果,因此短波段激发的光生载流子难以被太阳电池利用.所以,光利用和表面复合是抑制纳米孔硅太阳电池开路电压和短路电流的原因,而过大的串联电阻是纳米孔硅太阳电池短路电流和填充因子低的另一个原因.     

掺铒硅基纳米发光薄膜的形成过程与性能研究

采用MEVVA离子源强束流离子注入机,将稀土Er离子注入单晶硅、Si和Er离子双注入单晶硅及热氧化硅,Er在硅基薄膜中的掺杂原子分数可达10％,即数密度约10^21cm^-3,注入态样品快速退火后有纳米晶Si形成;77K和室温时用441．6nm光激发有Er^3 较强的1．54μm特征发光发射,探讨了在硅基材料中高浓度Er掺杂薄膜中纳米结构的形成与Er^3 的光致发光性能。     

PECVD法在聚酰亚胺上沉积氮化硅薄膜的工艺研究

采用了等离子体增强化学气相沉积法(Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition，PECVD)在聚酰亚胺(Polyimide，PI)牺牲层上生长氮化硅薄膜；利用微旋转结构测量氮化硅薄膜的残余应力；讨论沉积温度、射频功率、反应气体流量比等工艺参数对氮化硅薄膜的残余应力的影响，并把薄膜的残余应力分为热应力和本征应力加以分析，得出适合制作射频MEMS开关器件中的桥式梁的氮化硅薄膜的最佳工艺条件。     

氮化硅薄膜的PECVD沉积工艺与绝缘耐压性能

用PECVD法制备氮化硅介质薄膜 ,分析了沉积温度、本底真空度及气体流量比等工艺参数对氮化硅薄膜绝缘耐压性能的影响 ,制备出 0 .4 μm的性能良好的氮化硅介质绝缘膜     

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。     

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。     

薄膜改性中的紫外线辅助热处理

紫外线辅助热处理是一种较为先进的薄膜改性技术,它把紫外线光能和热处理结合起来,来改变薄膜的结构,提高薄膜的性能;文章主要介绍了它在应力薄膜和低k薄膜2个特定方面的应用。     

Determination of Mechanical Properties of Micromembranes with Compressive Residual Stress

A novel model of a load-deflection method to determine the mechanical properties of micromembranes with compressive residual stress is described. Since thin film structures are frequently used in micro devices, characterisation of mechanical properties of thin films is desired by the design and fabrication of micromachines. In this paper, the mechanical properties of thin micromembranes under compressive stress are characterised, which are fabricated by bulk micromachining. The relation between the center deflection and the load pressure on a square membrane is deduced by modelling the membrane as an elastic plate having large deflection with clamped boundaries. According to the model, whether the membrane has initial deflection or not has no effect on the measurement result. The Young's modulus and residual stress are simultaneously determined. The mechanical properties of siliconoxide, silicon nitride membranes and composite membranes of polysilicon with silicon nitride are measured.     

基体/介质/金属双层薄膜内应力的研究

采用PECVD法和磁控溅射法在 40Cr钢基片上分别沉积氮化硅薄膜和NiCr合金膜 ,用钠光平面干涉法测量双层薄膜的内应力 ,并具体分析该双层薄膜的内应力与薄膜厚度及系统之间的关系 .     

反应气压对氢化非晶氮化硅薄膜的发光特性影响

采用螺旋波等离子体增强化学气相沉积(HWP-CVD)技术制备了氢化非晶氮化硅(a-SiNx:H)薄膜,利用光致发光谱(PL)和傅里叶红外吸收谱(FTIR)研究了不同气压条件下所形成薄膜的发光特性.结果表明,在较高气压条件下,所沉积薄膜的发光峰位在2.5eV附近;减小气压使薄膜的沉积速率下降,其内部原子微观结构发生变化,薄膜的发光峰位在3.05eV处,其半高宽为1.48eV.     

衬底对溶胶-凝胶法制备ZnO薄膜晶体结构和发光特性的影响

采用溶胶-凝胶(Sol-Gel)旋涂法在Si(100)和熔石英衬底上制备ZnO薄膜,利用X射线衍射(XRD)、光致发光谱(PL)等手段分析得到ZnO薄膜的晶体结构和发光特性.结果表明,在Si(100)衬底上制备的ZnO薄膜呈现沿各个晶面自由生长的特性,而熔石英衬底上制备的样品呈现沿c轴择优取向生长的特性.     

CN_x薄膜的制备及电子结构

采用反应溅射方法制备了氮化碳薄膜,研究了反应气体压力、溅射功率对薄膜形成的影响,并用Ｘ射线电子能谱（ＸＰＳ） 和富里叶变换红外光谱（ＦＴＩＲ）对样品的电子结构进行了分析．结果表明：反应气体Ｎ２ 的压力太高或太低、溅射功率太大或太小,均不利于氮化碳膜的形成;在Ｎ２ 压力为８ Ｐａ、溅射功率为２００ Ｗ 时,薄膜的氮原子数分数得到最大值４１％ ;ＸＰＳ和ＦＴＩＲ分析结果揭示了膜中没有自由的Ｎ原子,所有的Ｎ原子均与Ｃ原子作用形成化学键,而且Ｃ Ｎ 单键、Ｃ Ｎ 双键、Ｃ Ｎ 三键共存．膜中Ｃ Ｈ 和Ｎ Ｈ 振动模式的存在,说明沉积在Ｓｉ 衬底上的氮化碳薄膜有较强的从空气中吸收氢的能力．