G.D.非晶硅薄膜的晶化特性

一、引言 近两年来国外报道了非晶硅薄膜的晶化问题。由于非晶半导体的热力学相是不稳定的,具有无序网络结构的非晶态硅只要经过一定的工艺处理(如退火、激光辐照或掺杂)就会在无序网络结构中呈现出微晶以至多晶结构。可以说,实用的非晶硅薄膜是由含有一定成份细小品粒(50～100)的微晶和非晶相的混合结构所构成。近两年,我们研究了用CVD法和G.D.法制备的非晶硅薄膜的晶化问题。     

非晶态硅(a-Si)薄膜结构弛豫现象的观测

非晶硅薄膜的结构与制备条件及工艺过程有着密切的联系,它对薄膜的基本性质起着决定性作用。近几年来,我们使用常规X射线衍射手段对用G D法、CVD法及PCTD法淀积的a-Si薄膜结构和     

阴阳离子共掺杂ZnO透明导电薄膜的研究进展

ZnO基透明导电薄膜具有成本低、环境友好、抗辐射能力强、对H等离子体耐受性好等优点,是金属氧化物半导体研究领域的一个极为重要的方向.目前,无论阳离子还是阴离子单独掺杂的ZnO透明导电薄膜在电导率、可见光透过率和热稳定性等方面依然不能完全满足光电器件的要求,为此人们开展了阴阳离子共掺杂ZnO薄膜光电性质的研究工作,取得了良好的效果.本文从理论和实验研究两方面,总结了阴阳离子共掺杂ZnO透明导电薄膜的最新研究成果,系统阐述了阴阳离子对ZnO薄膜的光学、电学和热稳定性的影响规律,分析了阴阳离子共掺杂ZnO研究所面临的问题和挑战,为相关领域的研究和发展提供借鉴和参考.     

有机单晶掺杂机制及其电致发光器件应用新突破

正掺杂技术作为半导体工业中的一项关键技术,被广泛用于调控半导体材料的光学和电学性质,从而深刻影响半导体微电子与光电子器件的性能~([1～4]).尤其在有机半导体光电子领域,非晶态有机半导体薄膜的"光学"和"电学"掺杂,已经成为提高器件光电和电光转换效率的重要技术     

拓扑绝缘体与量子反常霍尔效应

量子霍尔效应是一种可以在宏观尺度出现的量子现象,由二维电子系统在强磁场下所具有的独特拓扑性质所引起.长期以来人们一直希望能够实现不需外磁场的量子霍尔效应,以便将其应用于低能耗电学器件.磁性拓扑绝缘体薄膜可能具有的量子化的反常霍尔效应即是一种可以在零磁场下出现的量子霍尔效应.本文介绍了拓扑绝缘体和量子反常霍尔效应的概念发展及量子反常霍尔效应如何在磁性掺杂拓扑绝缘体中实验实现,并探讨了量子反常霍尔效应在低能耗器件方面的应用前景.     

用具有单晶硅辐射基片加热器和活性氧发生器的激光淀积系统制备双面YBa_2Cu_3O_(7-δ)超导薄膜

超导微波器件是高温超导薄膜的重要应用之一,尤其是使用YBa_2Cu_2O_(7-δ)(YBCO)高温超导薄膜制作无源微波器件,例如超导微带谐振器、滤波器、超导天线、超导延迟线等,更受到各国有关研究组的重视,而且发展很快.这类器件的核心部件是一块刻成特定图形的YB-CO超导薄膜,在薄膜的另一面放置另一块低电阻率的金属薄膜或超导薄膜做为接地电极.这种结构的微波器件虽然取得了很大进展,但是仍然因为基片的微变形或金属电极的电阻而使器件的损耗较大,这种由于非理想接地电极引起的损耗可能占到总损耗的30%.如果用双面超导薄膜制作微波器件则这种损耗可以消除.因而,使用双面超导薄膜制备超导微波器件是进一步降低微波损耗的重要途径.从90年代初到现在国际上一些先进的实验室一直进行制备双面超导薄膜的研究,并在美、日、德等国的一些实验室获得成功.制备双面超导薄膜的方法有多种,如脉冲激光淀积(PLD)法、MOCVD法、共蒸发法和溅射法等.在这些方法中脉冲激光淀积法因为有其独特的优点而倍受重视.采用激光法制备双面高T_c超导薄膜的关键之一是基片的非接触加热技术.目前常被采用的非接触加热方法有3种:1.卤素灯加热,2.空腔加热,3.二氧化碳激光加热.以上3种加热方法都存在着各种不同的缺点,例如结构复杂,使用不便     

基于纳米粒子掺杂的有机二极管电存储器研究进展

有机二极管电存储器(Organic Diode Memories,ODMs)是未来信息存储技术的重要方向,基于纳米粒子掺杂的有机薄膜二极管是有效地设计存储器件与优化存储性能的重要途径.本文介绍了纳米粒子掺杂的有机二极管电存储器的基本原理、存储类型、器件结构以及制备方式,综述了纳米粒子的类型、形貌、掺杂浓度、表面修饰及主体材料对器件存储性能的影响,并在此基础上深入讨论了纳米粒子掺杂的三种存储可能机制:丝状电导机制、场致电荷转移机制和载流子的捕获与释放机制.最后,指出了该领域存在的挑战,并对今后的研究方向进行了展望.     

不同溅射条件对超薄外延氮化铌薄膜超导性能的影响

氮化铌(NbN)由于其较高的超导转变温度、较窄的转变宽度以及良好的稳定性一直被广泛地应用于低温超导器件中.因此,生长高质量的超导Nb N薄膜是制备高性能薄膜超导器件的关键及难点.本文主要介绍了利用磁控溅射法在氧化镁(MgO)100基底上生长厚度为5 nm的超薄超导外延NbN薄膜,并系统分析了溅射参数对薄膜性能的影响.实验结果表明,在合适的氮氩比或功率下,高真空、高溅射温度、低工作气压与NbN薄膜超导转变温度成正相关.采用综合物性测量系统(physical property measurement system, PPMS)进行电学分析,所制备的NbN薄膜超导最高转变温度为12.5 K.该工作为进一步研究超薄NbN薄膜的生长提供了理论指导,也为后期在其他基底上制备NbN超导器件提供了基础.     

掺杂技术对阻变存储器电学性能的改进

本文总结和分析了掺杂技术对阻变存储器性能的改善.实验上,以Cu/ZrO2/Pt器件为基础,分别使用Ti离子、Cu,Cu纳米晶对器件进行掺杂.将掺杂过的器件与未掺杂的器件进行对比,发现掺杂的作用集中在四点:消除电形成过程、降低操作电压、提升电学参数的均一性和提高器件良率.除此之外,使用掺杂还可以提升器件高阻态的稳定性和保持特性.结果表明,掺杂技术是优化RRAM电学性能的有效方法.     

锗掺杂/替位锌黄锡矿太阳能电池研究进展

锌黄锡矿(CZTS(e))太阳能电池作为新兴薄膜太阳能电池的代表之一,以其原材料储量丰富、制备工艺简单、环境友好、成本低廉等优势受到广泛关注.为了进一步提升CZTS(e)太阳能电池的器件效率,在光吸收层内引入掺杂或替位元素成为近年来CZTS(e)太阳能电池的重要研究方向.在众多掺杂或替位元素中,锗元素(Ge)对CZTS(e)太阳能电池器件性能(特别是器件的开路电压(Voc))的提升作用极为明显.本文综述了近年来Ge掺杂或替位CZTS(e)太阳能电池(CZTS(e):Ge)的研究进展,重点介绍了CZTS(e)太阳能电池高开路电压损耗(Vocdeficit,Voc-def)的根源、CZTS(e):Ge太阳能电池的制备方法以及Ge对CZTS(e)太阳能电池器件性能的影响,并对CZTS(e):Ge太阳能电池的未来研究方向进行了展望.     

有机场效应晶体管导电机制及其稳定性研究

并五苯薄膜和单晶晶体管研究是目前有机电子学研究领域的热点.本文通过实验和理论模型系统研究了并五苯有机小分子薄膜的初始生长层形貌结构对有机薄膜晶体管器件电学性能的影响.提出单层薄膜二维晶粒边界模型,揭示了初始生长层晶粒大小对晶体管器件载流子迁移率及栅极偏压下阈值电压移动量的影响.同时,通过理论拟合计算得出有机晶体管器件结构在现有实验条件中的一些重要参数,如晶粒单畴中的迁移率、晶粒边界中缺陷浓度和缺陷势垒高度等.这些知识加深了对薄膜结构与器件性能之间关联的理解,为进一步改善并五苯薄膜晶体管器件性能提出明确的方向.此外,本文还提出一种新的并五苯单晶生长方法,即从并五苯单层膜在惰性常压气氛中熟化开始,通过两步法生长出高质量大尺寸的并五苯单晶.我们系统探讨了并五苯单层膜向单晶转变时的分子热力学、动力学过程,为后续单晶体器件的研究奠定了基础.     

氢化非晶硅(a-Si:H)光电导研究中的新现象

本文研究衬底温度(T_s)从室温至623K生长的氢化非晶硅的光电导的温度依赖关系.首次发现了出现光电导的热淬灭(TQ)的温度区随a-Si:H的T_s的降低系统地移向较低温度区.光电导特性是衡量非晶态半导体的一个重要参数,因为它不仅涉及到载流子的激发、俘获、复合等过程,而且与载流子的输运特性紧密联系.一些研究小组在研究结论中指出a-Si:H薄膜的光电导对于其生长参数很敏感,如掺杂浓度、生长中的射频功率等.但尚未见系统     

氧气压对激光淀积BaTiO3薄膜晶体结构的影响

由于铁电薄膜的诱人应用前景,最近几年受到人们的极大关注。铁电氧化物薄膜可望用于多种微电子学和光子学器件,如:铁电存储器,电光调制器,红外探测器,光学二次谐波发生器以及超导铁电器件等。BaTiO_3薄膜是最重要的钙钛矿结构铁电薄膜之一,它具有优良的压电,铁电,热释电和非线性光学性质。所以,很多研究组都很重视BaTiO_3薄膜的生长机理和改进薄膜性能的研究。     

脉冲准分子激光PZT铁电薄膜沉积及其特性研究

随着大规模集成电路的迅速发展,要求集成器件向三维器件及多功能器件发展.由于铁电薄膜具有非挥发性(non-volatility)、抗辐照性(radiation-hardness)、电极化特性,因此,铁电薄膜及其在微电子和光电子领域中的应用研究已成为当前国际上新型功能材料与集成器件的热点,如铁电随机存储器(FERAM)、动态随机存储器(DRAM)、薄膜电容、SAW器件及红外探测器等.     

TFEL发光层体内的点缺陷及其作用

通过对薄膜的光致发光谱的测量 ,研究了分层优化的ZnS∶Er3 薄膜电致发光器件的发光层体内点缺陷的种类及其在禁带中的能级位置 .结果表明 :ZnS∶Er3 体内除了作为发光中心的替位铒离子ErZn外 ,主要的点缺陷是S空位VS、Zn空位VZn、浅施主ClS 和FS、深受主Cu 等 .S空位是双施主能级 ,V1 S 和V2 S 分别位于导带底 1 36和 2 36eV处 ;Zn空位是双受主能级 ,V1-Zn 和V2 -Zn 距价带顶分别约为 1 0 0和 1 5 0eV ;Cu 能级位于价带顶 1 2 6eV处 .另外 ,还讨论了上述点缺陷对薄膜电致发光的影响 .通过S空位的俄歇型无辐射能量转移 ,降低了稀土掺杂的ZnS薄膜电致发光器件的短波发射强度 ;ClS 和FS 的场发射及Zn空位的碰撞离化是发光层内产生空间电荷的两个可能的因素 .     

ZnO薄膜的Sol-Gel制备与结构分析

ZnO薄膜是一种极为重要的多功能电子材料,已广泛地应用于体声波(BAW)延迟线、声表面波(SAW)器件、声光器件,以及气敏、力敏、压敏等传感器件中.传统的ZnO薄膜制备技术主要有射频磁控溅射,离子束蒸发,化学气相淀积等几种,近年来,Sol-Gel技术得到了很大的发展,已成功地制备出高取向的PbTiO_3薄膜.高取向和外延的K(Ta,Nb)O_3薄膜和(Sr,Ba)Nb_2O_6薄膜等,利用该工艺制备高质量的薄膜,有着极大的发展潜力.本文报道了采用Sol-Gel法在石英玻璃衬底上制备高c轴取向ZnO薄膜     

铊系超导薄膜圆环图形中临界电流密度的空间分布

微波无源器件是高温超导薄膜的一个重要应用领域,利用高温超导薄膜可以实现许多微波无源器件,如谐振器、滤波器、延迟线、天线等.目前,这方面的研究已取得了可喜的成就,出现了许多有实用价值的器件,展现了高温超导薄膜微波无源器件广阔的应用前景.绝大多数高温超导微波无源器件都是将高温超导薄膜刻蚀为所需要的图形而得到的.这些图形的形状、尺寸可以根据器件的性能,由微波理论设计而定,一般采用微带电路的形式.     

重掺碳砷化镓的光致发光研究

异质结双极晶体管(HBT)利用宽禁带材料作发射区来允许基区重掺杂以减小基区电阻且不降低直流电流增益.基区重掺杂会干扰半导体的能带结构,从而影响器件的光学性质和电学性能.Klausmeier-Brown等通过电学测量已证实:由于基区重掺杂使得注入到AlGaAs/GaAs-HBT基区的电子电流显著增大,其原因归结为由重掺杂引起的禁带变窄使得n_0p_0乘积     

金属离子替换的有机-无机钙钛矿太阳能电池及其迟滞现象

注入金属离子替换有机-无机钙钛矿中参与成键的Pb~(2+)可以有效调控其结晶动力学、薄膜形貌和光电特性,因此,通过优化Pb~(2+)替换比例提高钙钛矿太阳能电池性能是当前的研究热点之一.但是, Pb~(2+)替换对器件异常迟滞现象的影响却缺乏深入的研究.本文采用Cd~(2+)替换的MAPbI_3为模型体系,研究了不同Cd~(2+)浓度下MAPbI_3材料性质及其平面异质结光伏器件(结构为ITO/NiO_x/Cd-MAPbI_3/PCBM/Ag)性能的变化趋势.研究结果表明,优化比例(0.5%)的Cd~(2+)可以有效增强材料结晶性、改善薄膜形貌,降低非辐射复合,提高光生载流子寿命,从而大幅提高器件性能.而Cd~(2+)替换比例过高(2.5%)时,钙钛矿薄膜中不仅会出现相分离阻碍电荷传输,而且其非辐射复合加剧,光生载流子寿命降低,最终导致器件性能下降.与此同时,过量的Cd~(2+)注入还会引起严重的迟滞现象,利用扫描开尔文探针显微镜(SKPM)证实这一现象与钙钛矿薄膜中显著的离子迁移有关.     

高反射率Ag_5In_5Te_(47)Sb_(33)相变薄膜热致晶化的微观结构和光学性质的变化

对磁控射频溅射法制备的Ag5 In5 Te47Sb3 3 相变薄膜热致晶化的微观结构和光学性质的变化进行了研究 .沉积态薄膜为非晶态 ,其晶化温度为 1 6 0℃ .晶态薄膜中产生了立方晶态相AgInTe2 和AgSbTe2 及单质Sb ,2 2 0℃退火薄膜中AgSbTe2 相含量最大 .晶态薄膜的反射率高于沉积态 ,并且 2 2 0℃退火的晶态薄膜反射率最大 .2 2 0℃退火薄膜为直径约 30nm的球状AgSbTe2 相和短棒状Sb相 .