非晶掺氧氮化硅薄膜中N-Si-O发光缺陷态的研究

在室温下利用等离子体增强化学气相淀积(PECVD)方法制备出非晶掺氧氮化硅(a-SiN_x∶O)薄膜.通过改变硅烷(SiH_4)和氨气(NH_3)流量比R,可实现薄膜光致发光(PL)峰位在2.06~2.79eV可见光能量范围内的波长调制.光吸收谱中光吸收峰位与PL峰位重叠,表明薄膜发光来源于光吸收边以下0.65eV左右处的缺陷态.通过对傅里叶变换红外光谱(FTIR)的键浓度分析和X射线光电子能谱(XPS)Si 2p峰的分峰拟合,发现薄膜PL强度的增强与N-Si-O键合浓度的升高紧密相关.R=1∶4时,PL强度与N-Si-O键合浓度同时达到最大.进一步证明了a-SiN_x∶O薄膜中的发光缺陷态与N-Si-O键合结构密切相关.此外,PL峰位随流量比R的增大而发生红移的现象可能源自于N-Si-O组态转变造成的缺陷态密度最大位置处的能级偏移和光学带隙变窄引起的价带顶上移.     

N离子注入金刚石膜方法合成的CNx膜的成键结构

使用N离子(能量分别为10keV,60keV)注入金刚石膜方法合成CNx膜,用Raman光谱和XPS光谱研究注入前后金刚石膜的成键结构.结果表明,金刚石膜经10keVN离子注入后,在Raman光谱中出现一个较强的金刚石峰(1332cm-1)和一个弱的石墨峰(G带,～1550cm-1).而XPSN15资料显示两个主峰分别位于～398.5eV和～400.0eV.金刚石膜经60keVN离子注入后,N15XPS光谱中的主峰位于～400.0eV;相应地,Raman光谱中的石墨峰变得较强.通过比较,对注入样品的XPS谱中N15的成键结构作如下归属～400.0eV属于sp2C-N键;～398.5eV则属于sp3C-N键.     

N离子注入金刚石膜方法合成的CN_x膜的成键结构

使用 N离子 (能量分别为 1 0 ke V,60 ke V)注入金刚石膜方法合成 CNx 膜 ,用 Raman光谱和 XPS光谱研究注入前后金刚石膜的成键结构 .结果表明 ,金刚石膜经 1 0 ke V N离子注入后 ,在 Raman光谱中出现一个较强的金刚石峰 (1 332 cm- 1)和一个弱的石墨峰 (G带 ,～ 1 550 cm- 1) .而 XPS N1s资料显示两个主峰分别位于～ 398.5e V和～ 40 0 .0 e V.金刚石膜经 60 ke V N离子注入后 ,N1s XPS光谱中的主峰位于～ 40 0 .0 e V;相应地 ,Raman光谱中的石墨峰变得较强 .通过比较 ,对注入样品的 XPS谱中 N1s的成键结构作如下归属 :～ 40 0 .0e V属于 sp2 C— N键 ;～ 398.5e V则属于 sp3C—N键 .     

碳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(HW-PECVD)技术制备了纳米晶碳化硅(nc-SiC)薄膜,利用傅立叶红外吸收谱(FTIR)、X射线衍射谱(XRD)、紫外-可见透射光谱(UV-Vis)和光致发光谱(PL)对薄膜的结构、光学带隙、发光特性等进行了测量和分析.结果表明,所沉积薄膜主要以Si-C键合结构存在,薄膜中包含有立方结构的3C-SiC晶粒,光学带隙2.59 eV,室温下薄膜表现出强的可见蓝色光致发光,发光峰位随氙灯激发波长的增加呈现红移现象,并将此发光归因于量子限制效应作用的结果.     

氮气分压比对硼碳氮薄膜的组分及光学带隙的影响

采用射频磁控溅射方法以不同的氮气分压比(1/10～2/3)制备出一组硼碳氮薄膜.傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)测量发现样品的组成原子之间均实现了原子级化合.XPS测量结果表明,所有样品中的B、N原子比近似为1:1,其化学配比为BCx N(0.16＜x＜1.46).紫外/可见/近红外分光光度计用于测量样品的吸收光谱.由吸收谱线在低能区域(2.0～3.0 eV)的光吸收,利用关系作图法求出光学带隙Eopt范围为0.17～0.83 eV.氮气分压比对薄膜的组分和光学带隙有很大影响,其通过改变薄膜组分而影响光学带隙,并且碳原子数小的样品具有较宽的光学带隙.以氮气分压比为1/3条件下制备的样品中碳原子数最小,它的光学带隙最宽为0.83 eV.     

纳晶硅氧化层中陷阱态的发光模型

纳晶硅氧化以后的PL发光带中心明显地钉扎在690nm～750nm波长之间，发光强度有显著的增加。我们通过研究纳晶硅氧化后化学键结构的改变和对应能带结构的变化，表明在较小尺寸纳晶硅的氧化过程中，有Si-O-Si桥键和Si=O双键的形成，产生对应的电子陷阱态出现在带隙中。PL发光的增强和中心波长的钉扎效应可以用纳晶硅中的量子受限理论和带隙中的陷阱态模型来解释。其中，陷阱态的位置低于量子受限激发态的位置是PL发光出现钉扎与增强效应的必要条件。     

多孔硅激光

我们用波长为1064nm的纳秒脉冲激光在硅表面打出小孔结构,然后再做高温退火处理形成了硅的纳米氧化低维结构.在514nm激光泵浦下,发现该结构在700nm和750nm处有很强的受激辐射发光(PL).实验中发现:该PL发光有明显的阈值表现和激光增强效应,证明该PL发光确实是光致受激发射.计算給出氧化界面态模型来解释该光致受激发光机理,其中Si=O和Si-O-S的键合可以产生氧化陷阱态,关键在于该氧化陷阱态与价带顶空穴态之间能够形成粒子数反转.为硅基上激光器件的光电子集成研发开辟了新的途经.     

离子镀氮化钛膜层综合剖析

本文应 X 用射线光电子能谱(XPS)、俄歇电子能谱(AES)、X 射线衍射(XRD)等技术,对用空心阴极离子镀法(HCD)生长的氮化钛膜层作了综合测试,对膜层的组分和结构作了分析,着重论述了外表面氧化膜及界面过渡层的产生和作用。由 XRD 分析得知,氮化钛晶粒中与衬底有良好共格关系的那些晶面平行于膜面生长。     

铝合金表面红色Ce-Se化学转化膜成分与耐蚀性研究

本文在室温条件下用铈盐和硒化物作为主盐,在铝合金表面制备了一种新型有色铈硒化学转化膜。利用电化学工作站测试了转化膜的极化曲线、阻抗谱;用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)和X射线光电子能谱分析(XPS)等观察分析了转化膜的表面形貌、成分与结构。结果表明,铝合金经Ce-Se化学转化膜处理后,其极化电阻较空白铝合金有较大幅度的提升,自腐蚀电流降低了一个数量级,自腐蚀电压正移,铝合金的耐蚀性能得到显著的提升;扫描电子显微镜(SEM)观察表明,该转化膜层具有良好的连续性,表面有微凹与微凸起伏,且带有圆球形颗粒;通过能谱(EDS)和X射线光电子能谱分析(XPS)表明,铝合金Ce-Se转化膜的主要组成元素有Se、Ce、O、F、Na、Mg、C等。     

Zn1-xVxO薄膜的透光和发光性能研究

用磁控溅射法制备Zn1-xVxO(x=0,0.05,0.09,0.11,0.13,0.15)薄膜.研究光的透过率和光致发光谱(PL谱).发现随着V的掺杂量的增加,带隙变宽.PL谱上有一蓝光波带(400～480 nm),而且随着V的掺杂量的增加,发光强度增强.     

Violet/blue photoluminescence from CeO_2 thin film

CeO2 is a rare-earth oxide which has a face centered cubic fluorite crystal structure. It has fine chemical stabil-ity and high dielectrics (e = 26). Its lattice constant has closely matched to silicon and the dismatch is about 0.35%. It is always investigated as insulator material in the silicon-on-insulator (SOI) structures, dielectric mate-rial and the buffer layer between the superconductor Yba2Cu3O7 and the Si substrate[1—6]. Recently, the PL of CeO2 was studied by many groups. The…     

Tunability of physical properties of (Cd:Zn)S thin film by Close Space Sublimation Process (CSSP)

The present paper reports on a systematic study of the influence of Zn alloying on the structural and optical properties of Cd1 xZnxS thin films. X-ray diffraction study for structural analysis reveals that the two binary compounds have been completely transformed into ternary compound with hexagonal (wurtzite) structure with preferred orientation along c-direction with (002) planes. The optical properties such as optical constants and band gap energy of the films were examined by using spectroscopic ellipsometer and Photospectrometery. It was found that the optical constants (n and k) decrease with the addition of Zn content in the alloy. It was also confirmed that the band gap increases with increasing Zn amount in the alloy and is attributed to quantum size effect in the grain size. Raman spectroscopy analysis shows one dominant phonon band at 326 cm 1, the so-called longitudinal optical (LO) mode for all the alloy composition (x). The appearance of a single phonon band in the Raman spectra established the formation of single phase hexagonal structured Cd1 xZnxS thin film. The LO band is asymmetrically broaden and high frequency shifted due to potential fluctuation caused by the dopant material. The AFM results showed that the surface roughness was decreased with increasing Zn content.     

预制层结构对CZTS薄膜微观组织和光学性能的影响

研究了叠层顺序对磁控溅射沉积铜锌锡硫（CZTS）吸收层的微观结构、表面形貌和光学性能的影响.试验结果表明：当预制层结构为Cu/ZnS/SnS₂时,制备的CZTS薄膜在（112）晶面具有择优生长取向,并具有较好的结晶一致性,在288,335和368 cm^-1处呈现出特征拉曼（Raman）峰,薄膜表面晶粒较大、形状规则、薄膜空隙较少、比较致密,可见光范围内的吸收系数较高,光学带隙1.5 eV,适合作为CZTS薄膜太阳能电池的吸收层;当预制层结构为SnS₂/Cu/ZnS和ZnS/SnS₂/Cu时,由于在预制层硫化过程中造成一定的Zn和Sn流失,使CZTS薄膜中含有CuS杂相,导致薄膜表面质量下降,禁带宽度增加,不适合做CZTS薄膜太阳能电池的吸收层.     

纳米压印技术中模板表面的气相法抗粘连修饰

研究了采用全氟四氢辛基硅烷(F13-TCS)对纳米压印技术中所用SiO2模板进行表面修饰的情况,分析了用气相法在SiO2模板表面形成F13-TCS单分子膜的形成过程及化学机理,并用X射线光电子能谱仪(XPS)和视频光学接触角测试仪对模板修饰表面的元素成分、价态和表面能进行了测试表征,用原子力显微镜(AFM)对压印过程中的模板结构及模板复制结构进行了对比分析.结果表明,通过F13-TCS对SiO2模板的表面修饰,可以大大降低模板与压印聚合物层之间的相互作用力,在纳米压印过程中实现结构较好的转移、复制.     

低噪声空间光调制器电流开关网络结构的研究

提出了一种基于开关电容积分电路、用于多量子阱空间光调制器驱动电路的电流开关网络结构。通过改变开关网络结构及调整开关尺寸,在保持开关电容电路结构简单、功耗低等优点的同时,克服了MOS管开关非理想特性带来的开关噪声,提高了输出精度。仿真结果表明,新型电流开关网络结构将开关开启、关断造成的尖峰电流从几十个微安降低到几个微安,有效抑制了噪声影响,极大地提高了输出精度,完全符合多量子阱空间光调制器的要求。     

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。     

金属Rb掺杂Alq_3的电子结构及其退火与氧化行为

利用同步辐射光电子能谱实验技术研究了活泼金属铷原子掺杂8-羟基喹啉铝(Rb-Alq3)薄膜的电子结构以及低温退火与氧化行为,结果表明铷和Alq3分子发生显著反应,电子从金属原子转移到Alq3的LUMO轨道,形成活泼金属/有机接触中典型的带隙态,结合能位于1.2 eV.在低温退火后,Rb-Alq3的价带往高结合能端整体位移0.1 eV,真空能级保持不变,带隙态仍然可辨;深度氧化后,带隙态消失,最高占据态(HOS)基本回到退火氧化处理前的位置,但真空能级抬高了近1 eV.Rb-Alq3氧化后的最小电离势增大了约1 eV,而纯净Alq3薄膜只增大0.05 eV左右.     

磁集成器件的界面扩散及钝化影响

 为了解决铁与砷化镓界面形成过程中,存在砷原子向金属层中扩散的现象,导致界面磁性减弱影响该结构的物理性能问题,采用钝化工艺改善界面磁性的方法,利用电子能谱技术测量了界面形成过程中铁与砷化镓界面的价带谱和砷原子的3d芯能级谱,从电子能谱的角度得到了砷原子扩散的相关数据。通过对比清洁界面和钝化界面的实验结果,证明了钝化可以减弱砷原子的界面扩散,铁原子3d能级的磁性交换劈裂也得到加强,价带峰被展宽,界面的磁性得到改善。依据价带谱的展宽现象和相关的研究报导表明:将硫钝化界面技术应用于磁集成器件制造工艺是有益的。     

黄铜在BTA中形成的表面膜特性

利用伏安法，椭圆偏振法和ＸＰＳ法对黄铜在ＢＴＡ中形成的表面化学转化膜的成分，结构，厚度及导电性进行了结果表明，表面膜层属半导体，膜易被击穿，膜层为双层结构，即黄铜／Ｃｕ２Ｏ／Ｃｕ（Ｉ）ＢＴＡ膜。