N离子注入富氧ZnO薄膜的p型导电及拉曼特性研究

采用射频磁控溅射法在富氧环境下制备ZnO薄膜, 继而结合N离子注入及热退火实现薄膜的N掺杂及p 型转变, 借助霍尔测试和拉曼光谱研究了N离子注入富氧ZnO薄膜的p型导电及拉曼特性. 结果表明, 在 600 ℃温度下退火120 min可获得性能较优的p-ZnO: N薄膜, 其空穴浓度约为2.527×10¹⁷ cm^-3. N离子注入ZnO引入了三个附加拉曼振动模, 分别位于274.2, 506.7和640.4 cm^-1. 结合电学及拉曼光谱的分析发现, 退火过程中施主缺陷与N受主之间的相互作用对p-ZnO的形成产生重要影响.     

低能离子注入形成氮化硅薄膜特性的研究

低能离子束与表面相互作用主要呈现溅射、注入等现象。本文研究了在1.35keVN₂⁺离子注入形成氮化硅的特性,并研究了注入和溅射的并存过程。在高剂量、低能(<10keV)注入的情况下,提出了有效剂量的概念,并建立了刻蚀速率、射程与有效注入剂量的关系。还用俄歇电子能谱(AES)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)、背散射分析(RBS)测定了薄膜的有关特性。 关键词：     

离子注入对纳米氮化硅量子点蓝光增强效应

观察到纳米氮化硅量子点在室温下的蓝光发射现象(449nm).发现离子注入对蓝光发射有成倍 增强效应(高达6.3倍),并用量子限制-发光中心模型给出解释.提供了一种新的蓝光发射材料. 关键词： 蓝光增强 离子注入 3N_{4')" href="#">纳米Si3N4}     

N离子注入对金刚石膜场发射特性的影响

不同剂量的N离子被注入到化学气相沉积金刚石膜内，研究了表面结构及场发射特性的变化.Raman谱和x射线光电子能谱分析表明，N离子的注入破坏了金刚石膜表面原有的sp3结构，并在膜内形成大量的sp2 C—C 和sp2 C—N 键.样品的场发射测试显示N离子的注入显著提高了金刚石膜场发射特性，膜的场发射阈值电场从注入前的18 V/μm下降到注入后的4 V/μm.金刚石膜场发射特性的提高归因于N离子注入后膜内sp2 C键含量的增加和体内缺陷带的形成，这些变化能改变膜的表面功函数，提高Feimi能级，降低电子隧穿表面的能量势垒. 关键词： 场致电子发射 N离子注入 金刚石膜 热丝化学气相沉积     

立方氮化硅的冲击波合成实验

氮化硅在常态下的两种已知物相（α和β相）均为六方结构，最近新发现第3种具有立方尖晶石结构的氮化硅（以下称立方氮化硅或γ-Si3N4）可通过高温高压条件合成得到，是继金刚石、立方氮化硼之后的又一种超硬材料。各国学者在合成立方氮化硅的研究中开展了积极的工作，然而，目前所用的技术手段仅能合成出极少量的γ-Si3N4粉体样品，无法进一步开展其块体材料的研究，并制约了该新材料在工业技术中的应用。     

N掺杂SiO2纳米薄膜的制备及其磁性

利用射频磁控反应溅射技术,制备了氮掺杂的SiO₂纳米薄膜.发现N掺杂SiO₂体系纳米薄膜具有铁磁性.较小的氮化硅颗粒均匀分布在氧化硅基质中有利于磁有序的形成.基底温度为400℃时,样品薄膜具有最大的饱和磁化强度和矫顽力,分别为35 emu/cm³和75 Oe.薄膜的磁性可能产生于氮化硅和氧化硅的界面.理论计算表明,N掺杂SiO₂体系具有净自旋.同时,由氮化硅和氧化硅界面之间的电荷转移导致的轨道磁矩也会对样品的磁性有贡献 关键词： 2薄膜')" href="#">N掺杂SiO₂薄膜 射频磁控反应溅射 界面磁性 基底温度     

镶嵌有纳米硅的氮化硅薄膜键合特性分析

采用螺旋波等离子体化学气相沉积(HWPCVD)技术制备了非化学计量比的氢化氮化硅薄膜,对所沉积样品及氮气环境中920 ℃退火样品的微观结构及键合特性进行了分析。Raman散射结果表明,薄膜中过量硅以非晶纳米粒子形式存在,退火样品呈现纳米晶硅和氮化硅的镶嵌结构。红外吸收和可见光吸收特性比较结果显示,薄膜样品的微观结构依赖于化学计量比以及退火过程,硅含量较低样品因高的键合氢含量而表现出低的纳米硅表面缺陷态密度;退火过程将引起Si—H和N—H键合密度的减少,因晶态纳米颗粒的形成,退火样品表现出更高的结构无序度。     

B离子注入引起的金刚石薄膜体积膨胀现象

离子注入是获得金刚石N型或P型导电材料的有效途径之一。然而,离子注入对金刚石的晶格结构有破坏作用,造成金刚石薄膜体积的膨胀。本文对B离子注入合成Ib型金刚石薄膜后体积膨胀现象进行了研究,分析了引起体积膨胀的可能因素及原因。     

基于Si-rich SiNx/N-rich SiNy多层膜结构电致发光特性研究

利用等离子体增强化学气相沉积法制备了富硅氮化硅/富氮氮化硅多层膜,并以此氮化硅基多层膜作为有源层构建电致发光器件,在室温下观察到了较强的电致可见发光.在此基础上,研究多层膜结构中作为势垒层的富氮氮化硅层对器件电致发光性质的影响,实验结果表明通过改变势垒层的Si/N组分,调制其势垒高度,器件的电致发光效率可得到显著地提高. 关键词： 电致发光 多层膜 氮化硅     

液氨中原位制备Si3N4-TiN纳米复合材料及表征

"提出了一种合成氮化钛/氮化硅(TiN/Si3N4)纳米复合材料的新方法．采用TiCl4和SiCl4作为原料,金属钠作为还原剂,以液氨为介质．在-45 ℃左右同时还原四氯化钛和四氯化硅,通过原位共沉淀获得TiN/Si3N4的纳米复合粉体．X射线衍射表明产物为非晶结构,副产物为氯化钠．产物粉末加热到1600 ℃晶化为TiN和ˉ-Si3N4．由于TiN的存在,混合粉末中的氮化硅晶化温度高于纯氮化硅的晶化温度．透射电镜照片显示粉末平均粒径在10~40 nm,扫描电镜照片表明钛、硅元素彼此均匀分布．在1500~1     

发光多孔硅表面微结构及其晶格畸变的实验研究

用电化学方法制备了不发光多孔硅和发光多孔硅,用X射线双晶衍射对两类多孔硅表面进行了微结构分析和晶体质量表征,实验表明两类多孔硅的微结构间存在着很大差别。不发光多孔硅表面对X射线的双晶衍射摇摆曲线可解叠成两个峰,它们分别来自样品多孔层和单晶硅衬底,而发光多孔硅对X射线的双晶衍射摇摆曲线呈高斯对称分布,不可解叠。发光多孔硅比不发光多孔硅表面晶体质量差,且电化学腐蚀越严重,表面晶体质量下降也越严重。     

氢化非晶硅叠层薄膜对单晶硅表面钝化研究

采用等离子体增强化学气相沉积法生长的单层本征氢化非晶硅薄膜对单晶硅片进行钝化,结果表明增加氢稀释比有利于减少薄膜中的缺陷,增强钝化效果,过量的氢稀释比会导致非晶硅在硅片表面的外延晶化生长,降低钝化效果。退火导致非晶硅晶化程度增加,降低了钝化效果,同时退火提升了薄膜的质量,改变了H键合方式,增强了钝化效果。因此,单层氢化非晶硅只有在合适的氢稀释比和退火温度才可以获得最佳钝化效果。为了提高非晶硅薄膜对硅片的钝化效果,采用具有高低氢稀释比的叠层本征非晶硅薄膜对硅片进行钝化。因此将高氢稀释比沉积的非晶硅薄膜叠层生长于低氢稀释比的薄膜之上,避免非晶硅在硅片表面的外延生长。在退火过程中,高氢稀释比薄膜中的氢扩散到低氢稀释比薄膜中,有效地钝化了非晶硅中和单晶硅表面的悬挂键,改善了非晶硅/硅片的界面质量,叠层钝化后硅片的少子寿命为7.36 ms,隐含开路电压为732 mV。     

微纳混合结构黑硅的制备及其关键工艺技术讨论

黑硅是一种能大幅提高器件光电转换效率的新型电子材料,微纳混合结构黑硅是一种比普通黑硅材料更高效的新型黑硅材料,如何制备出大面积、形貌特征好、表面洁净度高的黑硅材料是制备高效的黑硅太阳能电池的前提。首先,利用湿法腐蚀方法,通过设计合适的反应固体装置和良好的工艺控制手段,在金字塔硅表面制备了大面积的微纳混合结构黑硅;然后,对其制备的关键工艺技术进行了研究讨论。实验结果表明,该方法制备的微纳混合结构黑硅具有形貌特征好、表面洁净度高和低表面反射率等特征。有效去除表面银沉积物后,该黑硅在300~1 100 nm范围内的加权平均反射率低至4.06%。该制备工艺方法适用于大面积高效微纳混合结构黑硅的规模制备,在高效黑硅太阳能电池领域具有重要的应用价值。     

Realization of silicon quantum wires by selective chemical etching and thermal oxidation

Ultra-fine silicon quantum wires with SiO₂ boundaries were successfully fabricated by combining SiGe/Si heteroepitaxy, selective chemical etching and subsequent thermal oxidation. The results are observed by scanning electron microscopy. The present method provides a very controllable way to fabricate ultra-fine silicon quantum wires, which is fully compatible with silicon microelectronic technology. As one of the key processes of controlling the lateral dimensions of silicon quantum wires, the wet oxidation of silicon wires has been investigated, self-limiting wet oxidation phenomenon in silicon wires is observed. The characteristic of the oxidation retardation of silicon wires is discussed.     

Sputtering of Silicon and Silicon Dioxide by Low-Energy Ions of Dense Nitrogen and Argon Plasma

The results are presented from sputtering silicon and silicon dioxide with low-energy ions of argon and nitrogen plasma from induction high-frequency discharges. It is found that the rate of silicon sputtering with argon ions is 1.3 times faster than the rate of sputtering of its compounds. At the same time, upon bombarding the surfaces of samples with nitrogen ions, the rate of sputtering of silicon dioxide is twice as fast as the rate of sputtering of silicon. This effect can be explained by modification of the silicon’s surface, and by the existence of a mechanism of the chemical sputtering of silicon dioxide upon irradiating samples with nitrogen ions.     

X‐ray absorption near‐edge structure anomalous behaviour in structures with buried layers containing silicon nanocrystals

Substructure and phase composition of silicon suboxide films containing silicon nanocrystals and implanted with carbon have been investigated by means of the X‐ray absorption near‐edge structure technique with the use of synchrotron radiation. It is shown that formation of silicon nanocrystals in the films' depth (more than 60 nm) and their following transformation into silicon carbide nanocrystals leads to abnormal behaviour of the X‐ray absorption spectra in the elementary silicon absorption‐edge energy region (100–104 eV) or in the silicon oxide absorption‐edge energy region (104–110 eV). This abnormal behaviour is connected to X‐ray elastic backscattering on silicon or silicon carbide nanocrystals located in the silicon oxide films depth.     

Photoacoustic investigations of the optical absorption spectra of porous silicon layers on a silicon backing

This paper presents a series of experimental photoacoustic spectra of porous silicon layers on crystalline silicon and their numerical analysis performed in the proposed two-layer model. The goal of the analysis was to calculate the optical absorption spectra of porous silicon from the photoacoustic spectra of porous silicon layers on a silicon background. The experimental character of the observed absorption band associated with the porous silicon was revealed. This is the first attempt at a theoretical interpretation of the photoacoustic spectra of porous silicon on a silicon backing.     

光栅光阀器件的结构改进与制作工艺研究

根据光栅光阀的工作原理,在结构上对传统的光栅光阀器件进行了改进,分析了改进后光栅光阀器件的光学特性、结构特性,以及制作工艺流程.改进后的光栅光阀结构中硅基底上设有二氧化硅隔离层,隔离层上沉积无定形硅作为牺牲层,可动梁的材料是氮化硅,固定梁为蒸镀的金属铝层.通过离子刻蚀的方法刻蚀图形,用化学腐蚀方法掏空牺牲层得到所需桥梁状结构.研究表明改进后的器件黑区范围小,驱动电压较低,光学效率较高,具有潜在的应用前景.     

碳纳米管包裹的硅纳米线复合结构的热稳定性研究

采用经典分子动力学方法模拟一定直径[111]晶向的硅纳米线填充不同扶手椅型单壁碳纳米管复合结构的加热过程, 通过可视化和能量分析的方法判断复合结构中硅纳米线和碳纳米管的热稳定性. 通过讨论碳纳米管的空间限制作用和分子间相互作用力的关系, 对碳纳米管和硅纳米线的热稳定性变化进行初步解释. 研究发现碳纳米管中硅纳米线的热稳定性和碳纳米管的直径关系密切: 当管径较小时, 硅纳米线的热稳定性有所提高, 当管径增大到一定大小时, 硅纳米线的热稳定性会突然显著地下降, 直到硅纳米线与管壁不存在分子间相互作用力, 硅纳米线的热稳定性才会恢复. 而硅纳米线填充到碳纳米管中对碳纳米管的热稳定性有着明显的降低作用.     

Nanostructuring Si surface and Si/SiO2 interface using porous-alumina-on-Si template technology. Electrical characterization of Si/SiO2 interface

In this work, anodic porous alumina thin films with pores in the nanometer range are grown on silicon by electrochemistry and are used as masking material for the nanopatterning of the silicon substrate. The pore diameter and density are controlled by the electrochemical process. Through the pores of the alumina film chemical oxidation of the silicon substrate is performed, leading to the formation of regular arrays of well-separated stoichiometric silicon dioxide nanodots on silicon, with a density following the alumina pores density and a diameter adjustable by adjusting the chemical oxidation time. The alumina film is dissolved chemically after the SiO₂ nanodots growth, revealing the arrays of silicon dioxide dots on silicon. In a next step, the nanodots are also removed, leaving a nanopatterned bare silicon surface with regular arrays of nanopits at the footprint of each nanodot. This silicon surface structuring finds interesting applications in nanoelectronics. One such application is in silicon nanocrystals memories, where the structuring of the oxidized silicon surface leads to the growth of discrete silicon nanocrystals of uniform size. In this work, we examine the electrical quality of the Si/SiO₂ interface of a nanostructured oxidized silicon surface fabricated as above and we find that it is appropriate for electronic applications (an interface trap density below 1–3×10¹⁰ eV⁻¹ cm⁻² is obtained, indicative of the high quality of the thermal silicon oxide).