纳米硅薄膜的拉曼谱研究

通过等离子增强化学汽相沉积法,制备了本征和掺磷的氢化纳米硅薄膜（ｎｃ－Ｓｉ：Ｈ）研究了晶粒尺寸和掺杂浓度对纳米硅薄膜拉曼谱的影响。结果表明晶粒变小和掺杂浓度增加都使纳米晶粒的ＴＯ模峰位逐渐偏离声子限制模型的计算值。Ｘ－射线衍射和透射电镜像的结果表明晶粒变小导致硅晶粒应力增加,而掺杂使晶粒内部杂质和缺陷增多,这些因素破坏了晶粒内晶格的平移对称性,进一步减小声子的平均自由程,导致实验值偏离理论计算值,     

纳米硅颗粒镶嵌氧化硅薄膜光致发光谱钉扎和缺陷分布研究

采用磁控溅射法制备了纳米硅颗粒镶嵌氧化硅薄膜,测试了其光致发光谱,发现其发光强度不仅是纳米硅晶粒尺寸的函数,而且与纳米硅晶粒和二氧化硅间的比例关系有关.实验证实,钉扎现象是由于存在于纳米硅晶粒与非晶态外部介质界面间的发光中心所致,发光中心在界面处的分布并不均匀.     

氢化纳米硅薄膜的光声光谱研究

分析了纳米硅薄膜材料从可见光到近红外范围的光声光谱，并与微晶硅和非晶硅材料进行了对比．纳米硅的光吸收系数比后两者都高（特别是在１．４～１．９ｅＶ之间，高出近一个数量级），其原因是纳米硅薄膜中大量晶粒对光子的散射、晶粒界面缺陷的吸收及载流子吸收的影响，此外，纳米硅光声谱中Ｕｒｂａｃｈ边宽且缓，反映出这种材料很高的无序程度．     

氢化钠米硅薄膜的光声光谱研究

分析了纳米硅薄膜材料从可见光到近红外范围的光声光谱，并与微晶硅和非晶硅材料进行了对比。纳米硅的光吸收系数比后两都高（特别是在１．４～１．９ｅＶ之间，高出近一个数量级），其原因是纳米硅薄膜中大量晶粒对光子的散射、晶粒界面缺陷的吸收及载流子吸收的影响，此外，纳米硅光声谱中Ｕｒｂａｃｈ边宽且缓，反映出这种材料很高的无序程度。     

衬底温度对纳米硅薄膜结构性能的影响

在等离子体化学气相沉积系统中采用高氢稀释硅烷蚀刻法制备了纳米硅薄膜。系统地研究了衬底温度对ｎｃ－Ｓｉ：Ｈ薄膜的结构性能的影响。结构表明随着衬底温度从２４０℃升高到３２０℃，薄膜的晶态率从２４％增大为６５％，平均晶粒尺寸从６ｎｍ增大为１０ｎｍ。当衬底温度≤２００℃时，生成薄膜为ａ－Ｓｉ：Ｈ薄膜。文中还对纳米硅薄膜的晶化机制进行了讨论。     

纳米TiO2薄膜的制备方法对NPC太阳电池性能的影响

采用溶胶凝胶法、粉末涂敷法在导电玻璃上制得纳米TiO2薄膜。X射线衍射实验表明该薄膜主要是锐钛矿相结构，透射电子显微镜测得薄膜晶粒尺寸为30nm左右，扫描电镜观察了薄膜的表面形貌。分析了这两种方法制得的纳米TiO2薄膜所组成的染料敏化太阳电池的性能，提出了一种新的制作纳米TiO2薄膜的方法。     

薄膜科学研究进展

薄膜科学在物理学与材料学科中已形成了一门分支学科。特别是半个世纪以来，电子学的发展需要新器件和新材料的突破，薄膜科学就是开发新材料和新器件非常重要的领域。电子器件的尺寸越来越小，40年代的真空管器件是几十厘米大小，60年代的器件是毫米大小，80年代的超大规模集成电路中的器件是微米大小，到2000年分子电子器件将是纳米量级的。这就要求研究亚微米和纳米的薄膜制备技术，并利用亚微米和纳米结构的薄膜制备各种新型功能器件。所有固体材料都能制成薄膜型材料，而薄膜是二维的，现在工业上所用的薄膜都是极薄的，从几十纳米到微…     

掺杂纳米硅薄膜微结构的研究

采用等离子增强化学气相沉积(PECVD)方法成功地沉积出掺杂(主要是磷、硼)纳米硅(nc-Si:H)薄膜.利用高分辨电子显微镜(HREM)、Raman散射、X射线衍射(XRD)、Auger电子谱(AES)和共振核反应(RNR)等手段对掺入不同杂质后的纳米硅薄膜的微结构进行了系统的研究.实验结果表明,随着掺磷浓度的增加,掺杂纳米硅薄膜的晶粒尺寸减小,晶态比和晶粒密度增加.而随着掺硼浓度的增加,掺杂纳米硅薄膜的晶粒尺寸没有变化,晶态比减小,掺硼浓度达到一定程度时,则变成了非晶硅薄膜.     

铜/铁钝化多孔硅纳米复合薄膜的制备与形貌研究

由水热腐蚀技术制得的铁钝化多孔硅作为基底,采用浸渍镀膜技术成功制备了铁钝化多孔硅/铜纳米复合薄膜.利用扫描电镜(SEM)、XRD等分析手段对比研究了铁钝化多孔硅在沉积前与沉积后的结构变化特点以及沉积时间对所沉积的铜薄膜的结构的影响.结果表明,在浸渍一定时间后,铜/铁钝化多孔硅纳米复合薄膜继承了新鲜制备的铁钝化多孔硅的结构特点;同时,在溶液浓度保持不变的情况下,随着反应时间的的延长,铜的沉积量逐渐增加,铜纳米颗粒的平均晶粒尺寸逐渐长大.     

金属片上制备纳米(微米)晶薄膜发展与实验分析

纳米薄膜是指纳米晶粒构成的薄膜,或将纳米晶粒镶嵌于某种薄膜中构成的复合膜,以及每层厚度在纳米量级的单层或多层膜。其性能强烈依赖于晶粒(颗粒)尺寸、膜的厚度、表面粗糙度及多层膜的结构。与普通薄膜相比,纳米薄膜具有许多独特的性能,例如巨电导效应、巨磁电阻效应、巨霍尔效应、可见光发射等。目前制备纳米薄膜的方法很多,其中水热法是很重要的一种。本论文利用水热法以金属锌片作为基片和反应物,加入尿素和NaH2PO4·2H2O或Zn(H2PO4)2·2H2O,以CTAB或OP作为表面活性剂,制备出由菱柱状、块状和片状微米晶组成的磷酸锌薄膜,讨论了反应物的种类、表面活性剂的类型、表面活性剂(CTAB)的加入量、反应时间、反应温度和尿素对磷酸锌物相和微晶形貌的影响,对不同形貌纳米(微米)晶薄膜的形成机理进行了讨论。     

nc-Si:H薄膜的微结构特征与光学特性

利用射频等离子体增强型化学气相沉积(RF-PECVD)工艺,以SiH4和H2作为反应气体源,在玻璃和石英衬底上制备了氢化纳米晶硅(nc-Si:H)薄膜.采用Raman散射谱、原子力显微镜(AFM)、透射光谱方法对在不同衬底温度与不同H2稀释比条件下沉积生长薄膜的微结构和光学特性进行了实验研究.结果表明,nc-Si:H薄膜的晶粒尺寸为2.6～7.0nm和晶化率为45%～48%.在一定反应压强、衬底温度和射频功率下,随着H2稀释比的增加,薄膜的沉积速率降低,但晶化率和晶粒尺寸均有所增加,相应光学吸收系数增大.而在一定反应压强、射频功率和H2稀释比下,随着衬底温度的增加,沉积速率增加,薄膜晶化率提高.     

PECVD生长nc-Si:H膜的掺杂特性研究

采用常规ＰＥＣＶＤ工艺,以高Ｈ２ 稀释的ＳｉＨ４ 作为反应气体源,以ＰＨ３ 作为Ｐ原子的掺杂剂,在Ｐ型（１００） 单晶硅（ｃ－ Ｓｉ） 衬底上,成功地生长了掺Ｐ的纳米硅膜（ｎｃ－ Ｓｉ（Ｐ）：Ｈ） 膜。通过对膜层结构的Ｒａｍａｎ 谱分析和高分辨率电子显微镜（ＨＲＥＭ） 观测指出：与本征ｎｃ－ Ｓｉ：Ｈ 膜相比,ｎｃ－ Ｓｉ（Ｐ）：Ｈ 膜中的Ｓｉ 微晶粒尺寸更小（～３ ｎｍ） ,其排布更有秩序,呈现出类自组织生长的一些特点。膜层电学特性的研究证实,ｎｃ－ Ｓｉ（Ｐ）：Ｈ 膜具有比本征ｎｃ－ Ｓｉ：Ｈ 膜约高两个数量级的电导率,其σ值可高达１０－ １ ～１０１ Ω－１ｃｍ －１ 。这种高电导率来源于ｎｃ－ Ｓｉ（Ｐ）： Ｈ 膜中有效电子浓度ｎｅ 的增加、Ｓｉ 微晶粒尺寸ｄ 的减小和电导激活能ΔＥ的降低。     

快速热退火对a-Si:H/SiO2多层膜光致发光的影响

采用在等离子体增强化学气相沉积(PFCVD)系统中沉积a-Si：H和原位等离子体逐层氧化的方法制备a-Si：H／SO2多层膜．用快速热退火对a-Si：H／SiO2多层膜进行处理，制备nc—Si/SiO2多层膜，研究了这种方法对a-Si：H／SiO2多层膜发光特性的影响．研究发现对a-Si：H／SiO2多层膜作快速热退火处理，可获得位于绿光和红光两个波段的发光峰．研究了不同退火条件下发光峰的变化．通过对样品的TEM、Raman散射谱和红外吸收谱的分析，探讨了a-Si：H／SiO2多层膜在不同退火温度下的光致发光机理．     

纳米硅薄膜微结构变化对薄膜光电性质的影响

用退火的方法改变了纳米桂（nc－Si：H）薄膜的微结构。用Raman散射和共振核反应方法分析了薄膜的微结构变化。结果表明，薄膜的氢含量是影响薄膜光学带隙的主要因素，而薄膜的晶态体积比和晶粒尺寸是影响薄膜电导率的主要因素。     

沉积温度对VC纳米薄膜摩擦学性能的影响

采用磁控溅射技术沉积碳化钒(VC)纳米薄膜, 研究温度对VC薄膜的微观结构、 力学及摩擦磨损性能的影响, 并分析其内在关系. 结果表明, 沉积温度升高对VC薄膜的相结构和摩擦系数影响较小, 有利于降低薄膜中的应力和粗糙度, 可提高薄膜的硬度.     

衬底掺杂浓度对p-i-n结构电致发光的增强作用

采用等离子体增强化学气相淀积系统,应用原位氧化和原位掺杂技术制备出了以非晶硅/二氧化硅多层膜结构为本征i层、分别以磷和硼掺杂的非晶硅作为n型和p型区的p-i-n结构。经过三步后退火处理,i层晶化得到纳米硅/二氧化硅多层膜结构,磷和硼掺杂的非晶硅结晶形成多晶硅结构。衬底采用轻和重掺杂两种不同浓度的p型单晶硅。重掺杂衬底上的p-i-n结构的电致发光特性比轻掺杂的具有更低的开启电压和更高的发光强度和效率。根据载流子的输运机制分析,重掺杂的p+硅衬底一方面有效的降低了载流子的隧穿势垒,提高了载流子的有效注入效率,进而提高了电致发光强度和效率;另一方面,重掺杂衬底也降低了器件的总串联电阻,是器件开启电压降低的主要原因。     

硅基钠米材料发光特性的研究进展

近年，硅基低维材料物理与工艺的研究预示，硅基光电子学将是今后半导体光电子学的一个主要发展方向，而硅基低维发光材料又将成为半导体光电子集成技术的主要基础材料。随着硅基超晶格、量子阱和多孔硅研究的不断深化以及纳米科学技术的日益发展，硅基发光材料正向纳米方向开拓。本文将主要介绍硅基纳米材料，如采用各种成膜技术在不同衬底表面上制备的高质量纳米硅（ｎｃ－Ｓｉ：Ｈ）膜，镶嵌在各种介质，如　－Ｓｉ：Ｈ、ＳｉＯ２或ＳｉＮｘ中的纳米晶硅，以及利用自组织生长的Ｇｅ、Ｓｉ以及ＧｅＳｉ纳米量子点的光致发光特性及其最近研究进展。     

纳米Si薄膜的光致发光模型

报导了纳米Ｓｉ 薄膜材料的光致发光现象．并根据纳米Ｓｉ 在１ ．６３ｅＶ 的发光峰值,讨论了发光与纳米微粒尺寸的关系,提出了一个模型,该模型能解释纳米Ｓｉ 光致发光现象,并研究了光致发光与限制激子的关系．     

纳米技术在相变储热领域的应用

将纳米技术,尤其是纳米材料制备技术应用于相变储热领域,可以得到纳米胶囊相变材料、纳米复合相变材料以及纳米高温相变材料。纳米级相变材料的开发将拓宽相变储热技术的应用领域。本文综述了纳米胶囊相变材料、纳米复合相变材料和纳米高温相变材料的研究进展,介绍了纳米相变材料的应用。     

低维硼碳纳米材料第一原理研究

介绍了近年来关于低维硼碳纳米材料结构和电子性质的研究工作.通过第一原理计算,从理论上预言了稳定的低维硼纳米结构,并系统研究了以稳定硼平面为基础的硼纳米管和硼纳米带的电子性质.对于硼碳复合纳米材料,以BC3,BC5和BC7有序结构的平面为基础,发现对其剪裁、氢化修饰之后,硼碳纳米结构具有丰富的电磁学性质,可能在未来电子学器件中得到广泛的应用.