C^＋注入Si中形成SiC的初步研究

将Ｃ＾＋离子注入硅衬底,衬底温度约为４００℃,Ｃ＾＋离子引出电压为４５ＫｅＶ注入剂量为５＊１０＾１７ｃｍ＾－２。经高温退火形成硅沉淀,利用Ｘ射线光电子能谱,俄歇电子能谱及傅立叶变换红外吸收光谱,对所形成的碳化硅埋层作了初步的分析。     

碳化硅衬底磨抛加工技术的研究进展与发展趋势

碳化硅衬底难加工的材料特性叠加其大尺寸化、超薄化的放大效应,给现有的加工技术带来了巨大的挑战,高效率、高质量的碳化硅衬底加工技术成了当下的研究热点.本文综述了碳化硅衬底机械磨抛加工技术和化学反应磨抛加工技术的研究进展,对比各类磨抛技术的特点,指出碳化硅衬底磨抛加工技术面临的挑战和发展趋势,以期为大尺寸碳化硅衬底的高质量、高效率、低成本加工提供新的思路和方法.     

Pd／c—Si界面反应研究

运用X 射线衍射(XRD)、Anger 电子能谱(AES)等方法研究了不同晶面取向的Si 衬底对Pd 硅化物薄膜形成的影响:在Si(111)衬底上,形成外延生长的Pd_2Si;在Si(100)衬底上,Pd_2Si 为择优取向的多晶.实验结果表明,在这两种Si 衬底上,Pd 硅化物有不同的形成温度和相转变温度.文中讨论了退火温度对Pd_2Si 的结构、组分和电阻率的影响,并应用热力学规律及界面作用过程解释了实验结果.     

CoSi_2/Si异质结的形成及其电子结构的研究

利用离子束镀膜技术,在非超高真空(1.33×10~(-3)Pa)下,采用离子束清洗衬底表面和对衬底加热的辅助方法,在单晶Si衬底上淀积Co薄层,再在Co层上淀积Si保护层,然后在570—680℃下进行真空(6.67×10~(-3)Pa)退火,能形成有害杂质(O、C等)含量少且界面区域过渡陡峭的CoSi_2/Si异质结。本文利用俄歇电子能谱(AES),X射线光电子谱(XPS)和紫外光电子谱(UPS)对样品的组分、化学相和电子结构进行了分析。     

聚脂膜衬底上的类金刚石薄膜

X光电子能谱和硬度分析测试表明:利用MEVVA离子注入机在聚脂膜(PET)表面注入或沉积C,可形成类金刚石(DLC)薄膜.根据C1s XPS谱可直接计算出DLC中sp3键所占比例.沉积法生长的DLC中sp3键所占比例明显高于注入法.与衬底PET相比,表面薄膜硬度提高了1个量级,大大改善了PET的性质.对DLC膜中的碳氧化合物污染进行了讨论.     

硅基氧化钆薄膜的生长及结构

采用脉冲激光沉积方法(PLD)在不同温度的Si(100)衬底上制备了Gd2O3栅介质薄膜,利用X射线衍射、X射线反射率以及光电子能谱等方法对它的结构、组成以及价带偏移等进行了研究.结果表明:衬底温度为300℃时,Gd2O3薄膜呈非晶态;当衬底温度为650℃时,形成单斜相的Gd2O3薄膜.XPS和XRR 结果确定其界面主要是由于界面反应形成的钆硅酸盐.通过XPS分析得到Gd2O3与Si之间的价带偏移为(-2.28±0.1)eV.     

国内动态

<正>我国成功研制6英寸碳化硅单晶衬底近日,中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家实验室(筹)先进材料与结构分析实验室团队人员与北京天科合达蓝光半导体有限公司合作,成功研制出了6英寸碳化硅(SiC)单晶衬底。碳化硅属于第三代半导体材料,是制造高亮度LED、电力电子功率器件以及射频微波器件的理想衬底。     

用非平衡磁控溅射法制备CNx薄膜

利用非平衡磁控溅射法,用一对石墨溅射靶,以N2,Ar为工作气体,在Si(100)衬底上溅射生长CNx薄膜。X光电子能谱分析表明薄膜中的C,N原子以sp^3,sp^2杂化电子轨道成键形成化合物。氮碳原子比比值为1.06,1.24,傅里叶红外分析也证明了C－N的存在。X射线衍射谱显示薄膜中含有β－C3N4晶粒。实验证明,非平衡磁控溅射法是合成C3N4薄膜的有效方法。     

基于MOVPE和MBE法生成的GaN薄膜的反射、透射光谱测量

使用紫外-可见光分光光度计,研究用金属有机物气相外延(MOVPE)方法生成在蓝宝石衬底上的GaN薄膜的反射光谱、透射光谱以及用分子束外延(MBE)方法生成在碳化硅衬底上GaN薄膜的反射光谱,结果表明,所测的GaN薄膜和体材料的光学吸收边出现在364 nm附近,对应的禁带宽度为3.41 eV.在两种不同衬底上,薄膜的反射谱由于材料晶格常数和热膨胀系数的不同有所差别.     

射频功率对硼碳氮薄膜的组分和厚度的影响

利用射频磁控溅射方法以不同的射频功率(80～130 W)在硅衬底上制备出一组硼碳氮(BCN)薄膜.傅里叶红外吸收光谱(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.射频功率对薄膜的组分和厚度有很大影响,二者随射频功率的增大而呈规律性变化.B、N元素含量高、C元素含量低的硼碳氮薄膜较厚.并且,射频功率为110 W条件下制备的硼碳氮薄膜中C元素含量最低,薄膜最厚.     

中间模板路线合成碳化硅纳米棒

采用中间模板路线在600~700℃相对低的温度下,用四氯乙烯和四氯化硅作为原材料,用溶剂热的方法合成了立方相的碳化硅(β-SiC)纳米棒.这种可选择性的路线为理解一维纳米材料的生长提供了实验上的依据.用X射线衍射,光电子能谱,拉曼光谱,透射电镜以及选区电子衍射对产物进行了表征.碳化硅纳米棒大约长800~1 750 nm,直径为50~60 nm.     

在（111）Si衬底上磁控溅射法制备纳米SiC薄膜

用射频磁控溅射法在硅衬底上生长出纳粒结构的碳化硅薄膜,在N2气氛下经3h1100℃退火,用X射线衍射（XRD）、付里叶红外吸收谱（FTIR）、X光电子能谱（XPS）、原子力显微镜（AFM）对薄膜样品进行结构、颗粒大小、组分和形貌分析,并在室温条件下观察薄膜的光致发光现象。     

反应等离子体制备碳锥及其表征

利用等离子体增强热丝化学气相沉积系统,用CH4、H2和NH3为反应气体,分别在沉积有钛膜和碳膜的Si片衬底上制备了锥形碳结构,采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线能谱仪(EDX)和显微Raman光谱仪对其形貌和结构进行了表征.SEM结果表明在沉积有碳膜的Si片衬底上易形成碳锥,EDX谱和Raman谱进一步表明形成的碳锥为碳氮结构,由sp3 C-N、sp2 C和sp2 C=N键形成.根据溅射机制和扩散机制,分析了碳锥的形成.同时,还对碳锥Raman谱的荧光背景进行了分析,结果表明由于氮的掺杂,使得碳锥由非极性的碳材料变成为极性碳材料.     

氧化锌薄膜的微观结构及其结晶性能研究

以普通玻璃作为衬底材料,采用射频磁控溅射方法制备了氧化锌(ZnO)透明导电薄膜,通过X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)测试,研究了衬底温度对薄膜微观结构及其结晶性能的影响.结果表明:所制备的ZnO薄膜均为(002)晶面择优取向生长的多晶薄膜,其微观结构和结晶性能与衬底温度密切相关.衬底温度对ZnO薄膜的织构系数TC(hkl)、平均晶粒尺寸、位错密度、晶格应变和晶格常数都具有不同程度的影响,当衬底温度为800 K时,ZnO薄膜样品的织构系数TC(002)最高(4.929)、平均晶粒尺寸最大(20.91 nm)、位错密度最小(2.289×10~(15)line·m~(-2))、晶格应变最低(2.781×10~(-3)),具有最高的(002)晶面择优取向生长性和最佳的微观结构性能.     

采用热丝化学气相沉积法制备SiCN薄膜的研究

采用热丝化学气相沉积(HFCVD)系统,在单晶Si衬底上制备SiCN薄膜。所采用的源气体为高纯的SiH4,CH4和N2。用原子力显微镜(AFM)、X线衍射谱(XRD)和X线光电子能谱(XPS)对样品进行表征与分析。研究结果表明:SiCN薄膜表面由许多粒径不均匀、聚集紧密的SiCN颗粒组成;薄膜虽然已经晶化,但晶化并不充分,存在着微晶和非晶成分,通过Jade软件拟合计算出薄膜的结晶度为48.72%;SiCN薄膜不是SiC和Si3N4的简单混合,薄膜中Si,C和N这3种元素之间存在多种结合态,主要的化学结合状态为Si—N,Si—N—C,C—N,N=C和N—Si—C键,但是,没有观察到Si—C键,说明所制备的薄膜形成了复杂的网络结构。     

在LiNaO3基底上制备PZT铁电薄膜及其电性能研究

采用溶胶-凝胶法在LaNiO3/Si衬底上制作Pb(Zr0.5,Ti0.5)O3(PZT)薄膜,研究了退火温度对薄膜结构和性能影响.通过X-ray分析表明,在600℃退火时,PZT薄膜已形成钙钛矿相,且在(100)择优取向的LaNiO3底电极上制备得到了(100)择优取向的PZT薄膜.实验测得以LaNiO3为衬底上的PZT薄膜的剩余极化强度为Pr=26.83μC/cm2,矫顽场Ec=30.43 kV/cm,介电常数为ε=5509,介电损耗为0.203.     

4H-SiC(0001)(3×3)重构的原子能态

为了探索SiC表面的结构和原子的能态,在650 ℃条件下,用低能电子衍射(LEED仪),观察到4H-SiC(0001)(3×3)重构面的LEED图样,利用配备有XPS设备的电子能量分析器,记录SiC(0001)(3×3)重构的角分辨X射线光电子能谱(XPS),得出该结构中Si2p和C1s的能态结构,进而发现SiC(0001)(3×3)重构面仅由硅原子形成,是在扭转的硅增层上的Si四聚物.通过比较体内和表面Si2p态的光电子能谱,得出表面Si2p态的漂移能量.     

4H-SiC(000(3×3)重构的原子能态

为了探索SiC表面的结构和原子的能态,在650℃条件下,用低能电子衍射(LEED仪),观察到4H-SiC(0001)(3×3)重构面的LEED图样,利用配备有XPS设备的电子能量分析器,记录SiC(0001)(3×3)重构的角分辨X射线光电子能谱(XPS),得出该结构中Si2p和C1s的能态结构,进而发现SiC(0001)(3×3)重构面仅由硅原子形成,是在扭转的硅增层上的Si四聚物.通过比较体内和表面Si2p态的光电子能谱,得出表面Si2p态的漂移能量.     

C84富勒醇碳笼外接官能团数目的确定

为确定所合成的c84富勒醇外接官能团数目,利用同步辐射光电子能谱( XPS)技术,对C84富勒醇进行窄区域高分辨细扫描采集C1s芯能级能谱,分峰拟合C1s谱峰.确认该化合物的平均分子式为C84O8 (OH)I8.结果表明,同步辐射XPS法是确定富勒烯水溶性衍生物外接官能团数目的有力工具.     

柔性衬底/刚性薄膜应力褶皱有序结构形成的动态过程

对于柔性衬底/刚性薄膜系统,当应力超过临界值时,通常会产生无序皱褶.本文在PDMS衬底/Pt薄膜系统中,通过预制边界条件实现了皱褶图案的有序化排列,并针对其详细过程进行了系统研究.基于30°C降温至0°C的温差系统,实时观察褶皱有序结构形成与演化动态过程.根据力学原理分析,研究了褶皱起源和生长,缺陷形成和演化规律,以及褶皱波长和振幅随温度的变化情况.其结果对形成大面积高度有序的褶皱花样具有一定的指导意义.