射频磁控溅射技术制备Ge-SiO2薄膜的结构和光学特性研究

用射频共溅射技术和后退火的方法，制备出埋入SiO2基质中的Ge纳米晶复合膜(nc-Ge／SiO2)。用XRD对薄膜的晶体结构进行了测试，未经退火的样品呈现非晶状态，600℃退火后的薄膜中开始有Ge纳米晶粒出现。研究了薄膜的Raman散射光谱，发现了其红移和宽化现象。测量了薄膜的光致发光谱，所有样品都在394nm处发出很强的光，随着Ge纳米晶粒的出现，样品有310nm和625nm处的光发出，其强度随晶粒平均尺寸的增大而增强。     

Si_(1-x-y)Ge_xC_y合金薄膜电学性能的研究

采用射频共溅射复合靶(Si Ge 石墨C)技术制备Si1-x-yGexCy三元合金薄膜.Si,Ge和C的含量用其靶的相对面积来表示,对样品的后退火处理是在N2气保护下恒温30min后自然降温到室温.通过IR,Raman和XPS的测量结果表明,所制备的薄膜中含有Si,Ge,C3种元素,有较明显的Si-C,Si-Ge,Ge-C键合.通过电阻率—温度谱ρ-T的测量研究薄膜的电学性能,测量了不同C含量和不同温度退火后薄膜ρ-T关系的变化,发现随C含量的增加电阻率增大,激活能也增大;450℃退火后电阻率普遍变小,激活能也变小,对这一规律性的结果作了解释     

天然锗纳米晶的制备与中子嬗变掺杂研究

采用离子注入法及退火工艺,在硅基二氧化硅薄膜中制备了镶嵌结构的天然Ge纳米晶样品. 通过退火实验研究,发现随着退火温度的升高,纳米晶的晶态峰峰位红移,这意味着Ge纳米晶受到的应力减小. 当退火温度达到 700 ℃时,纳米晶的晶态峰强度显著增强,而且薄膜中与Ge有关的缺陷发光减弱. 采用中子嬗变掺杂法对天然Ge纳米晶进行了掺杂,X射线荧光光谱数据表明,样品中成功的引入了Ga杂质和As杂质. 薄膜中形成的与Ge有关的缺陷具有稳定的结构,中子辐照之后其发光仍然存在,而且,掺杂后的样品中没有发现与Ga或As有关的     

自组装Ge量子点热扩散效应的XAFS研究

利用荧光X射线吸收精细结构（X-ray absorption fine structure，XAFS）方法研究了分子束外延生长的自组装Ge／Si（001）量子点的扩散效应．原子力显微镜结果表明，在550℃的生长温度下形成了面密度为5．2×10^11 cm^-2的高密度小尺寸量子点．XAFS结果表明，生长的Ge量子点样品覆盖Si层后在550℃温度退火，对Ge／Si之间的热扩散混合的影响较小．随着退火温度升高到800℃，Ge原子的第一近邻配位壳层中的Ge-Si配位的无序度由4．0×10^-5 nm^2降低到2．9×10^-5 nm^2，配位数由3．3升高到3．8，这表明Ge量子点样品中的Ge原子的近邻主要为Si配位原子，高温退火显著增加了Ge原子在Si层中的扩散．     

不同退火条件对纳米Ge/Al2O3相嵌薄膜中纳米Ge颗粒的氧化态影响

采用脉冲激光沉积法制备了纳米Ge/Al2O3相嵌薄膜.用X射线光电子谱(XPS)研究了薄膜的热稳定性.结果表明纳米Ge颗粒的氧化态与已经发表的结果不同,而与Si的氧化态的结果相似.用纯高斯函数拟合可以得到Ge的四种不同的氧化态,分别为:Ge 1,Ge 2,Ge 3,Ge 4.这种大的差别来自纳米Ge颗粒的不同环境的影响.在真空退火条件下,由于缺少外部氧的供给和供给速度慢,很奇妙地,在薄膜表层的Ge 2,Ge 4氧化态不如其他氧化态和未氧化态(Ge0)稳定.而在清洁的大气环境退火条件下,外部氧的供给充分和供给速度快,在薄膜表层最稳定的氧化态是Ge 4.     

基于Al诱导结晶在SiO_2衬底上生长(111)晶向平面多晶Ge薄膜的研究

主要研究在SiO_2衬底上利用Al诱导结晶方法生长50 nm厚的多晶Ge薄膜的过程。研究的重点主要集中在对多晶Ge薄膜进行适当的低温退火处理以及Ge和Al薄膜之间的扩散控制层精准厚度的把握上。当把退火温度控制在325℃、AlO_x扩散控制层的厚度精准到1 nm时,就可以获得多晶Ge薄膜的(111)晶向平面所占的比例超过90%。此外,通过电子背散射衍射(EBSD)测量可以证实,利用该方法生长的多晶Ge薄膜的晶体颗粒的直径有12μm之大。研究结果说明利用Al诱导结晶方法在SiO_2衬底上生长的多晶Ge薄膜,如果将其用于制作电学和光学器件的模板层,将在半导体器件工艺上具有非常好的应用前景。     

Sb-Se系和Ge-Sb-Te系相变光盘记录介质微观结构及光学性能研究

利用X射线衍射仪 ,分光光度计对Sb Se系和Ge Sb Te系相变光盘记录介质材料非晶态薄膜相变前后结构的变化 ,光学性能进行了系统的研究 ,X射线衍射分析表明 :SbSe非晶态薄膜退火后有Sb的析晶峰 ,SbSe2 有Se的析晶峰 ,符合化学计量比的Sb2 Se3 全部是Sb2 Se3 的共晶峰 .GeSb2 Te4 非晶态薄膜在热退火过仇逐首先形成fcc亚稳相 ,升高退火温度 ,Fcc相转变为稳定的hex相 ,GeSb4 Te4 非晶态薄膜退火后在发生上述变化的同时 ,还有Sb的析晶峰 .分光光度计测试表明 :Sb Se系非晶态的光稳定性很不理想 ,随着波长的改变 ,反射率变化太快 .对于Ge Sb Te系合金 ,在各种波段处 ,两种合金都有较大的反衬度 ,其非晶态的光稳定性也较理想 ,随着波长的改变 ,反射率变化不大     

Si_（83）Ge_（17）/Si压应变衬底上HfAlO_x栅介质薄膜微结构、界面反应和介电性能研究

本文研究了射频磁控溅射沉积在p-Si83Ge17/Si（100）压应变衬底上HfAlOx栅介质薄膜的微结构及其界面反应,表征了其各项电学性能,并与相同制备条件下沉积在p-Si（100）衬底上薄膜的电学性能进行了对比研究.高分辨透射电子显微镜观测与X射线光电子能谱深度剖析表明600°C高温退火处理后,HfAlOx薄膜仍保持非晶态,但HfOx纳米微粒从薄膜中分离析出,并与扩散进入膜内的Ge,Si原子发生界面反应生成了富含Ge原子的HfSiOx和HfSix的混合界面层.相比在相同制备条件下沉积在Si（100）衬底上的薄膜样品,Si83Ge17/Si（100）衬底上薄膜的电学性能大幅提高：薄膜累积态电容增加,有效介电常数增大（～17.1）,平带电压减小,？1V栅电压下漏电流密度J减小至1.96×10？5A/cm2,但电容-电压滞后回线有所增大.Si83Ge17应变层抑制了低介电常数SiO2界面层的形成,从而改善了薄膜大部分电学性能;但混合界面层中的缺陷导致薄膜界面捕获电荷有所增加.     

用俄歇能谱研究热氮化SiO2膜中氮原子的扩散

应用俄歇电子能谱仪，对快速热氮化法制备的热氮化二氧化硅薄膜及快速热氮化后再氧化退火的二氧化硅薄膜，进行元素深度分布剖析。薄膜厚度约为６０ｎｍ。分析结果发现：１）氮原子在二氧化硅薄膜中的扩散范围受氧原子浓度的控制；２）热氮化二氧化硅薄膜经氧化退火处理后氮原子浓度降低，分布变得平缓，均匀。     

半绝缘砷化镓的热反型研究

高压液封直拉法生长的未掺杂半绝缘GaAs和水平法生长的掺Cr的半绝缘GaAs二种样晶在有As气氛和没有As气氛保护下分别在真空封管中在740℃退火4小时后,电学测量发现有As气氛保护的GaAs表面未出现热反型,而没有As气氛保护的GaAs表面出现热反型层。光致发光谱测量发现在热反型的样品中并没有出现与Mn_(Ga)相连系的1.41eV发射峰,而是与C_(As)相连系的1.490eV发射峰强度在退火后大大增强。一系列实验表明在真空退火后SI-GaAs表面低阻反型层的产生可能是由于在热退火过程中表面产生的大量V_(As)向内扩散,使表面层中的Ci填充V_(As)形成C_(As),从而使表面层的C_(As)受主浓度增加,导致形成低阻反型层。     

Ge量子点材料的制备工艺研究

采用射频磁控技术,用Ge、SiO_2的复合靶制备锗纳米晶镶嵌在二氧化硅中的复合薄膜.作为量子点的Ge纳米晶粒的尺寸是决定这类材料物性的关键,因而研究对镶嵌在SiO_2中的Ge晶粒尺寸调制的工艺十分重要.本文研究了制备过程中各种工艺参数与薄膜中Ge晶粒尺寸的关系.结果表明通过溅射时控制基片温度能有效地对锗晶粒尺寸进行调制.     

Photoinduced effects in amorphous semiconductor Ge(S, Se)2 chalcogenide films

The blue shift of optical transmittance edges were observed in amorphous semiconductor Ge(S, Se)2 chalcogenide films with light illumination. The shift in well-annealed films could be recovered by annealing the films near the glass-transition temperature again. The photocrystallization was also observed in amorphous Ge(S,Se)2 films with light illumination by the transmitting electron microscope measurement. The photoinduced phenomina of the amorphous Ge(S,Se)2 films could be applied to designing some new kinds of optical storage materials.     

Photoinduced effects in amorphous semiconductor Ge(S, Se)2 chalcogenide films

The blue shift of optical transmittance edges were observed in amorphous semiconductor Ge(S, Se)₂ chalcogenide films with light illumination. The shift in well-annealed films could be recovered by annealing the films near the glass-transition temperature again. The photocrystallization was also observed in amorphous Ge(S,Se)₂ films with light illumination by the transmitting electron microscope measurement. The photoinduced phenomina of the amorphous Ge(S,Se)₂ films could be applied to designing some new kinds of optical storage materials.     

Ge_2Sb_2Te_5薄膜及其存储特性研究

采用磁控溅射制备了Ge2Sb2Te5相变薄膜.通过XRD以及四探针法研究薄膜在退火过程中的微结构演变以及电导率变化规律.通过电流-电压特性研究了存储器的存储转变机制.     

锗/氧化硅纳米多层膜的电致黄光发射研究

通过射频磁控溅射法制备了锗/氧化硅纳米多层薄膜.测量到了来自Au/锗/氧化硅纳米多层膜/p-Si结构的电致黄光发射,并发现该纳米结构具有整流特性.     

嵌入SiO2薄膜中的GeO和Ge纳米晶光致发光的研究

作者通过离子注入法得到了镶嵌于SiO2薄膜中的Ge纳米晶,并通过系统的氧化性或还原性退火处理,以改变样品中Ge的氧化物成分组成．分析了不同样品在室温下的光致发光(PL)特性,并结合XRD分析表明：300与400nm附近的荧光峰的发光机制是GeO(nc-GeO)纳米晶发光,而不是GeO的缺陷发光;570nm附近的荧光峰的发光机制为Ge纳米晶(nc-Ge)发光,而不是Ge及Si界面的缺陷发光．     

Uniform fabrication of Ge nanocrystals embedded into SiO2 film via neutro transmutation doping

Nanocrystalline74Ge embedded SiO2 films were prepared by employing ion implantation and neutron transmutation doping methods.Transmission electron microscopy, energy dispersive x-ray spectroscopy, and photoluminescence of the obtained samples were measured. The existence of As dopants transmuted from74 Ge is significant to guarantee the uniformity and higher volume density of Ge nanocrystals by tuning the system’s crystallinity and activating mass transfer process. It was observed that the photoluminescence intensity of Ge nanocrystals increased first then decreased with the increase of arsenic concentration. The optimized fluence of neutron transmutation doping was found to be5.5 1017 cm 2to achieve maximum photoluminescence emission in Ge embedded SiO2 film. This work opens a route in the three-dimensional nanofabrication of uniform Ge nanocrystals.     

SiGe合金氧化层中的纳米结构

我们在硅锗合金衬底上采用氧化等制膜方式生成零维和三维的纳米结构样品，用高精度椭偏仪(HPE)、卢瑟福背散射谱仪(RBS)和高分辨率扫描透射电子显微镜(HR-STEM)测量样品的纳米结构。并采用美国威思康新州立大学开发的Rump模拟软件对卢瑟福背散射谱(RBS)中的CHANNEL谱和RANDOM谱分别进行精细结构模拟。计算且测量出纳米氧化层与锗的纳米薄膜结构分布，并且反馈控制加工过程。优化硅锗半导体材料纳米结构样品的加工条件。我们在硅锗合金的氧化层表面中首次发现纳米锗量子点和量子层结构，我们首次提出的生成硅锗纳米结构的优化加工条件的氧化时间和氧化温度的匹配公式和理论模型与实验结果拟合得很好。     

MECHANISM OF NANOSTRUCTURE IN OXIDATION OF Si1-xGex AL-LOYS

我们在硅锗合金衬底上采用氧化等制膜方式生成零维和三维的纳米结构样品,用高精度椭偏仪(HPE)、卢瑟福背散射谱仪(RBS)和高分辨率扫描透射电子显微镜(HR-STEM)测量样品的纳米结构,并采用美国威思康新州立大学开发的Rump模拟软件对卢瑟福背散射谱(RBS)中的CHANNEL谱和RANDOM谱分别进行精细结构模拟,计算且测量出纳米氧化层与锗的纳米薄膜结构分布,并且反馈控制加工过程,优化硅锗半导体材料纳米结构样品的加工条件.我们在硅锗合金的氧化层表面中首次发现纳米锗量子点和量子层结构,我们首次提出的生成硅锗纳米结构的优化加工条件的氧化时间和氧化温度的匹配公式和理论模型与实验结果拟合得很好.