比钻石还高贵的砂粒

脱颖而出的新材料 在电脑—网络时代,由于集成了高度的智慧和技术,取自海沙的硅的价值已经超过了黄金的价值。然而还有一种和硅沾亲带故的材料,它的价值甚至超过了钻石。这种高贵的材料就是碳化硅,具体讲,就是碳化硅薄膜。 在半导体材料技术的发展中,通常把以硅和锗为主导元素的半导体称之为第一代半导体材料;把砷化镓为代表的化合物半导体材料称     

微型集成电路块改革新星——砷化镓(在伦敦英国皇家学院物理系的报告)

“集成电路块”的问世,使硅几乎成了一个家喻户晓的词,而今,特别是在高速化要求下,另一种材料——砷化镓正厉兵秣马,欲向硅在微电子学领域里的霸权提出挑战。     

红外光刻机

红外光刻机是电子工业,特别是硅、砷化镓等半导体器件梁式引线制造工艺中不可缺少的一项设备。我们采用国产的元件和材料,试制了一台红外光刻机(图1)。它系台式整体结构,体积较小(约380×350×400毫米),重量约28公斤左右,可以放在净化台中工作。     

新型半导体材料磷化铟单晶研制成功

中国科学院上海冶金研究所最近研制成一种新型的化合物半导体材料——磷化铟(InP)单晶.InP是一种直接跃迁型半导体,有较高的电流峰谷比和较大的热导,它比硅和砷化镓等常用半导体有更为优越的性能,可以在更高的频率及更高的温度下工作.在微波及光电器件领域中是一种极有希望的新材料. 早在五十年代,就开始了InP材料的研究,但由于它在熔点附近有较高的离解压(1062℃,27.5atm),给晶体生长带来了很大的困难.高压单晶炉的出现,使InP晶体生长的研究得到了迅速的发展. 我所以高压水平梯度冷凝法合成的InP多晶为原料,在自行设计、加工的GYL-1型高压单晶炉中,用液封法生长了InP单晶.在InP生长中出现孪晶是一个较难克服的问题,至今国外尚未完全解决.我所通过合理调整热场,维持合适的温度梯度,严格控制原料的化学配比;选择适当的拉速及转速,以得到一个平的或微凸的固液界面,从而排除生成孪晶的可能性.     

自然信息

新型砷化镓光电池问世苏联科学家研制成功新型砷化镓光电池。该电池直径为1cm,能吸收40W太阳能,又产生10W电能,其效率可达到25～27％,是硅电池的两倍,达到现有煤和原子能电路的最好性能。在原理上,电池效率可提高到45％,研究者还说,它的理论值可达到90％。提高转换效率的关键是新材料。科学技术的飞速发展,可以预见,这一理论值能变为现实。     

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。     

准分子脉冲激光制备发光硅晶粒的新途径

半导体硅是制备集成电路芯片和晶体管的重要材料,用硅制成的特种器件可用于检测光信息,由于其间接带隙的能带结构及禁带宽度仅1.12eV,因而本身无法由电致(EL)和光致(PL)发射高效率的可见光,使其在光电子器件领域的应用受到了限制.探索硅基材料的可见发光是材料科学领域中的重大研究课题.目前已有多种实现这一效应的方法,如电化学腐蚀的多孔硅和微波等离子体淀积的超细硅粉等,但是实际器件运用中所需材料必须具有良好的表面性质和均匀的内部结构.我们曾用Ar离子激光晶化技术使:a-Si:H/a-SiN_x:H多量子阱(MQW)结构中:a-Si:H阱层晶化成纳米晶粒,观察到室温可见光致发光现象,该方法可以人工设计并有效控制晶粒尺寸且材料内部结构均匀.本文将报道KrF准分子脉冲激光辐照a-Si薄膜制备室温呈现可见PL特性的硅晶粒的新方法,所用激光具有曝光面积大、能量高、作用时间短等特性,其晶化的均匀程度和效率均优于Ar离子激光,并且是一种“低温”、“干法”晶化过程,对衬底影响较小,从而有利于提高晶化样品性能,形成均匀的纳米晶粒,以期研究获得可见发光材料的新途径.     

分子间相互作用对PVF_2/PMMA共混物β相结晶的影响

聚偏氟乙烯(PVF_2)是一种半结晶聚合物,它至少存在α、β、γ和δ四种晶相结构。其中由于β相与PVF_2的压电性和热电性直接相关而引起人们的广泛关注。通常,PVF_2     

矿物中硅的配位与局部结构的同步辐射K边X射线吸收光谱研究

在通常的硅酸盐矿物中,硅为四面体配位。但在下地幔的高温高压条件下(大于10GPa),硅主要为八面体配位。此外,八面体配位的硅也出现在某些合成硅酸盐化合物中。X射线晶体结构分析、红外和Raman光谱是研究硅在无机结晶物质中的配位与位置对称性的常规方法。但在过去的15年里,魔角自旋核磁共振谱已成为研究硅在硅酸盐矿物和其他无机材料中配位与局部结构的最有效方法。最近也有文献报道了用硅的K边X射线吸收谱和电子能量损失谱研究硅的配位。本文采用了同步辐射作光源得到的硅K边X射线吸收光谱来研究硅在硅酸盐矿物和无机材料中的配位与局部结构。     

光致发光多孔硅的特性研究

硅常温下的禁带宽度仅1.1eV,且是间接跃迁型半导体。这是困扰光电子学几十年的老问题,多年来人们想尽各种掺杂办法,均未达到理想的结果,Canham用电化学刻蚀的办法在单晶硅片上形成多孔硅,然后停电继续腐蚀一段时间,制成高孔积率(80％以上)的多孔硅膜,在氩离子激光激发下,用肉眼就能观察到明显的红光发射,这一发现在光电子学领域引起了轰动。多孔硅早在30年前就已发现,在近10年内受到广泛注意,但主要是利用多孔硅形成良好的SiO_2电绝缘层,因此其孔积率一般不超过56％,Canham的第二步腐蚀是形成发光层的关键,而Bsiesy等则采用氧化的方法能达到同样的目的,到目前为止,大多数人认为这一现象是由量子效应引起的这种观点认为:在电化学形成多孔硅过程中,硅基     

非原生掺杂半绝缘磷化铟(InP)及其应用对比

过去的几年中,由于1.31和1.55 μm波长半导体激光器在光纤通信领域得到了广泛的应用。磷化锢(InP)衬底材料的研究和规模化生产因此受到了极大的推动,并已逐步成为继硅(Si)和砷化镓(GaAs)之后又一重要的化合物半导体材料.与GaAs相比,InP晶体具有高的饱和电场漂移速度、良好的导热性和较强     

纳米硅粉末的制备及红外吸收光谱研究

纳米硅和多孔硅发光的发现,引起了人们对纳米级半导体材料研究的重视.对这种现象的解释主要归结为以下两点:一是因颗粒尺寸小而引起能带结构的变化,导致跃迁选择定则改变引起发光,即所谓量子尺寸效应;二是在硅小颗粒表面的氢、氧等杂质与硅化合形成缺陷,悬键所引起发光。目前对这两种解释尚无定论。对于后者,弄清楚纳米硅中氢、氧的存在方式与结构的关系对研究纳米硅的发光机理有很重要的意义。红外吸收光谱作为探测硅中的氢、氧等的手段已进行了很多的研究。本文利用激光诱导化学气相沉积法(LICVD)用SiH_4为原料制备了平均粒度为10～12nm的晶态纳米硅粉。并通过红外吸收光谱对纳米硅粉末中的氢和表面氧化所引起的氧的存在情况进行了分析。发现纳米硅粉末由于表面原子活性大,有氧化现象,在其中存在(H_2-Si)。原于团和HSiO两种类型的硅氢结构。前者是一种不稳定结构,退火温度达到600℃时分解,在红外谱上的吸收峰消失;后者是一种稳定结构,随退火温度的升高,氧含量的增多,向高波数方向移动。这主要是由于氧的电负性对H-Si的影响形成的。     

在非碱性介质中合成Clathrasil包合物

Clathrasil是一类具有(4,2)-3D结构的微孔硅酸盐包合物。其合成通常是在碱性介质中进行,采用烷基硅作硅源。目前已经报道了六种Clathrasil包合物的合成。近年来人们对从非碱介质含氟体系合成分子筛有很大兴趣。在该体系合成不具有交换性的Clathra-     

硅三环系列化合物中氮硅间键和硼三环中氮硼间键的本质的量化研究

硅三环系列(Silatrane)和硼三环(Boratrane)属于一类在结构和应用上都很有意义的三环化合物(图1)。许多实验事实都已证实了在硅三环系列的氮、硅间和硼三环中氮、硼间成键,因此硅、硼在该类化合物中的价态异于通常,这就使得这些键的本质与成因成了研究者注视的焦点。     

晶场效应和化学键性质对铕(Ⅱ)电子跃迁发射的影响

通常Eu~(2+)的荧光光谱都是d-f宽带,只有在少数基质中才能观察到f-f锐线结构。两种因素决定着Eu~(2+)的这种光谱性质。一种是晶场影响,指氧形成的晶场使Eu~(2+)的4f~65d~1能级劈裂,晶场越强劈裂越大。另一     

C+注入SiO2薄膜的蓝光发射

自从发现多孔硅室温发射可见光现象以来,硅基纳米结构第Ⅳ族半导体发光研究引起了广泛关注。这不仅可以使传统的、成熟的硅平面工艺直接应用于光电器件中去,而且为介观系统新现象、新规律研究提供了一个理想的研究体系。由于SiO_2在硅集成电路中应     

TG研究非晶合金晶化

晶化动力学是非晶合金研究中的一个重要课题,特别是利用晶化得到具有优良性能的纳米级微晶合金的方法问世以来,研究晶化动力学手段显得特别重要.通常人们用差热分析(DTA或DSC)来研究非晶晶化过程,而且假定晶化转变速度与释放热量成     

有机太阳能电池

地球上的能源——煤炭、石油、天然气等正在惊人地消耗着,发达国家对能源的需求量日益增长,解决能源危机是当今世界上重要的问题.太阳能的利用便是解决能源危机的一种途径. 太阳能龟池是利用半导体材料的光生伏特效应把太阳能直接转换成电能的一种半导体器件.制造太阳能电池的半导体材料,传统的是用无机材料,如硅、硫化镉、砷化镓等.用这些材料制造的器件,其工艺复杂、成本昂贵.目前,为了提高转换效率及降低成本,开展着极为广泛的研究探索工作.据“第五     

ESR研究ZrO_2纳米晶的点缺陷

电子自旋共振(ESR)是研究晶体中点缺陷和化合物中离子价态的实验方法之一.ESR实验研究发现ZrO_2纳米晶中的点缺陷与材料制备的方法和工艺密切相关.通常情况下ZrO_2多晶和微晶是白色的,Zr~(4+)和O~(2-)都是非磁性离子,自旋量子数s均为零,因而没有ESR信号.但用柠檬酸盐爆炸分解方法制备的纳米晶(粒径为9.2nm)是深灰色的,并测到了色心的ESR信号,这是由于爆炸分解法制备的纳米晶是在极短促的瞬间生成的,晶粒中有许多色心点缺     

α-Fe(Si)纳米相的晶格畸变

纳米晶合金通常是指晶粒尺寸为1—100nm的单相或多相多晶合金.该材料可视为纳米晶体和晶界两部分.Gleiter等称纳米晶材料的晶界是一种既无长程序又无短程序的类气态结构.到目前为止,纳米晶材料的界面结构得到了广泛的研究,而且该材料的许多性能亦多从界面结构及界面体积百分数来寻找答案,然而,Thomas等利用高分辨电镜并未观察到Gleiter等称的类气态的界面结构;同时,文献[7]表明纳米晶Pd的热膨胀和热振动行为与普通晶体材料并无明显的区别,而通常认为纳米晶材料的热膨胀系数远大于普通晶体的值,原