AlGaN/GaN异质结Ni/Au肖特基表面处理及退火研究

采用O₂等离子体及HF溶液对AlGaN/GaN异质结材料进行表面处理后，Ni/Au肖特基接触特性比未处理有了明显改善，反向泄漏电流减小3个数量级.对制备的肖特基接触进行200—600℃ 5min的N₂气氛退火，发现退火冷却后肖特基反向泄漏电流随退火温度增大进一步减小.N₂气中600℃退火后肖特基二极管C-V特性曲线在不同频率下一致性变好，这表明退火中Ni向材料表面扩散减小了表面陷阱密度；C-V特性曲线随退火温度增大向右移动，从二维电子气耗尽电压绝对值减小反映了肖特基势垒的提高. 关键词： AlGaN/GaN 肖特基接触 表面处理 退火     

退火对多晶ZnO薄膜结构与发光特性的影响

用射频反应溅射法在Si（111）衬底上制备了C轴取向的多晶ZnO薄膜，通过不同温度的退火处理，研究了退火对多晶ZnO薄膜结构和发光特性的影响.由x射线衍射得知，随退火温度的升高，晶粒逐渐变大，薄膜中压应力由大变小至出现张应力.光致发光测量发现，样品在430nm附近有一光致发光峰, 峰的强度随退火温度升高而减弱，联合样品电阻率随退火温度升高而逐渐变大的测量及能级图，推测出ZnO薄膜中的蓝光发射主要来源于锌填隙原子缺陷能级与价带顶能级间的跃迁. 关键词： ZnO薄膜 退火 光致发光 射频反应溅射     

Si1-xGex合金半导体中CiCs和CiOi缺陷随Ge含量的变化

采用从头计算(ab initio)的方法对Si和Si1-xGex合金半导体材料中CiCs 缺陷的性质进行探讨,同时也对比调查了CiOi 缺陷在Si和Si1-xGex合金中的性质. 在不同Ge含量的Si1-xGex合金中CiCs和CiOi缺陷的结构都具有较好的稳定性;从能量学角度,Ge原子不能与C或O原子直接成键. CiCs缺陷的A型和B型结构在Si1-xGex合金中表现出的行为基本类似,但是A型结构随着Ge含量的增加形成能逐渐减小,结构越来越稳定,而B型结构的形成能先有所下降后逐渐增加;A型和B型结构的能量差值随着Ge含量的增加先在小范围内变化后迅速下降. CiOi缺陷形成能的变化特征较为复杂. 纯Si体系在1000K及以上温度的等温退火过程中,CiCs缺陷的A型结构会向B型结构转变;Si1-xGex合金在进行等温退火时CiCs缺陷的A型结构的变化特征与退火温度、Ge含量和Ge取代的位置等因素有关.     

原位退火温度对Mg_2Si薄膜结构及方块电阻的影响

采用磁控溅射法和原位退火工艺在钠钙玻璃衬底上制备Mg_2Si半导体薄膜.首先在钠钙玻璃衬底上依次溅射一定厚度的Si、Mg薄膜,冷却至室温后原位退火4h,在400~600℃退火温度下制备出一系列Mg_2Si薄膜样品.采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对Mg_2Si薄膜样品的晶体结构和表面形貌进行表征,利用四探针测试仪测试薄膜样品的方块电阻,讨论了原位退火温度对Mg_2Si薄膜结构、表面形貌及电学性能的影响.结果表明,采用原位退火方式成功在钠钙玻璃衬底上制备出单一相的Mg_2Si薄膜,退火温度为550℃时,结晶度最好,连续性和致密性最强,方块电阻最小.这对后续Mg_2Si薄膜器件的设计与制备提供了重要的参考.     

Si(113)表面原子结构的低能电子衍射研究

利用低能电子衍射(LEED)研究了离子轰击加退火处理的和淀积外延的两种Si(113)表面的原子结构。发现对于经750—800℃退火后的两种Si(113)表面,当其温度高于600℃时存在1×1非再构表面相。随着样品温度缓慢地冷却至室温,Si(113)-1×1表面经过3×1(约600—400℃)最后转变为3×2再构。当退火温度为600℃时,则只出现3×1再构,室温下的3×2和3×1表面都是很稳定的。讨论了表面杂质对Si(113)表面原子结构的影响。在衬底温度为580℃的Si(113)表面上进行淀积生长,当外延 关键词：     

He注入单晶Si表面形貌的变化研究

沿Si的（100）面注入He离子, 能量为30 keV、 剂量为5×1016 ions/cm2。 注入后样品切成几块, 在真空炉中分别做退火处理, 退火温度从600 ℃到1 000 ℃, 退火时间均为30 min。 利用原子力显微镜研究了各个样品表面形貌的演化。 发现样品表面形貌与退火温度相关联。 假设在气泡中He原子与空位的比值很高, 导致样品内部存在高压的He泡, 从而使样品表面形貌发生变化。 探讨了在Si中He泡随退火温度的演化和He原子在材料中的释放机制及其对表面的影响。     

MgO/Pt界面对增强Co/Ni多层膜垂直磁各向异性及热稳定性的研究

采用直流磁控溅射法在玻璃基片上制备了Pt底层和MgO/Pt双底层的Co/Ni多层膜样品, 通过反常霍尔效应研究了不同MgO厚度和退火温度对样品垂直磁各向异性(perpendicular magnetic anisotropy, PMA)的影响. 随着底层中MgO厚度的逐渐增加, 样品的矫顽力也随之增强, 霍尔电阻变化不大; 对样品进行退火处理后发现, 单纯Pt底层的Co/Ni多层膜随着退火温度的升高, 霍尔电阻逐渐降低, 矫顽力则迅速降低, 热稳定性较差; 而当MgO/Pt双底层的样品在200 ℃退火后矫顽力大幅增加, 霍尔电阻略微有所减小, 更高的退火温度使得Co和Ni合金化, 导致多层膜的PMA特征减弱.     

镍的锗化物与锗肖特基接触的工艺与特性

本文利用在n型Ge衬底上溅射金属Ni，然后在不同温度下氮气中退火的方法制备了Ni的锗化物肖特基二极管。X射线衍射（XRD）分析表明在Ge衬底上形成了一层Ni的锗化物。研究了退火温度对Ni的锗化物肖特基二极管电学特性的影响。实验结果表明具有典型I-V整流特性的肖特基二极管被获得，在300oC中退火的肖特基二极管的开关比最高。通过C-V方法提取了肖特基二极管的肖特基势垒高度。     

AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管肖特基高温退火机理研究

在不同应力条件下,研究了AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管高温退火前后的电流崩塌、栅泄漏电流以及击穿电压的变化.结果表明,AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管通过肖特基高温退火以后,器件的特性得到很大的改善.利用电镜扫描(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)对高温退火前、后的肖特基接触界面进行深入分析,发现器件经过高温退火后,Ni和AlGaN层之间介质的去除,并且AlGaN材料表面附近的陷阱减少,使得肖特基有效势垒提高,从而提高器件的电学特性. 关键词： AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管 肖特基接触 界面陷阱     

零偏退火与反偏退火对含氢的Au／n—Si肖特基势垒的控制

＜１１１＞晶向的掺磷的ｎ型硅外延片经等离子进氢后连同未经等离子氢处理的对比片一起淀积金，制得Ａｕ／ｎ－Ｓｉ肖特基势垒，实验结果表明：氢能使Ａｕ／ｎ－Ｓｉ的肖特基势垒高度下降０．１３ｅＶ；含氢的肖特基势垒的高度可以被零偏退火与反偏退火所控制，即零偏退火使含氢的肖特基势垒的高度降低，而反偏退火使含氢的肖特基势垒的高度升高；而且零偏退火与反偏退火对肖特基势垒高的这种控制作用至少在三个循环过程中是可逆的。     

硅锗量子阱结构在硅异质结太阳电池中应用的数值模拟

利用半导体工艺和器件仿真软件silvaco TCAD(Technology Computer Aided Design),模拟研究了采用硅/硅锗合金(silicon/silicon germanium alloy,Si/Si_(1-x)Ge_x)量子阱结构作为吸收层的薄膜晶体硅异质结太阳电池各项性能.模拟结果显示,长波波段光学吸收随锗含量的增加而增加,而开路电压则因Si_(1-x)Ge_x)层带隙的降低而下降.锗含量为0.25时,短路电流密度的增加补偿了开路电压的衰减,效率提升0.2%.氢化非晶硅/晶体硅(a-Si:H/c-Si)界面空穴密度以及Si_(1-x)Ge_x)量子阱的体空穴载流子浓度制约着空穴费米能级的位置,进而影响到开路电压的大小.随着锗含量增加,a-Si:H/c-Si界面缺陷对开压的影响降低,Si_(1-x)Ge_x)量子阱的体缺陷对开压的影响则相应增加.高效率含Si_(1-x)Ge_x)量子阱结构的硅异质结太阳电池的制备需要a-Si:H/c-Si界面缺陷的良好钝化以及高质量Si_(1-x)Ge_x)量子阱的生长.     

微晶硅锗薄膜作为近红外光吸收层在硅基薄膜太阳电池中的应用

采用射频等离子体增强化学气相沉积技术,制备了具有一定晶化率不同Ge含量的氢化微晶硅锗(μcSi1-xGex:H)薄膜.通过Ⅹ射线荧光谱、拉曼光谱、X射线衍射谱、傅里叶红外谱、吸收系数谱和电导率的测试,表征了μc-Si_(1-x)Ge_x:H的材料微结构随Ge含量的演变.研究表明:提高Ge含量可以增强μc-Si_(1-x)Ge_x:H薄膜的吸收系数.将其应用到硅基薄膜太阳电池的本征层中可以有效提高电池的短路电流密度(J_(sc)).特别是在电池厚度较薄或陷光不充分的情况下,长波响应的提高会更为显著.应用ZnO衬底后,在Ge含量分别为9%和27%时,μc-Si_(1-x)Ge_x:H太阳电池的转换效率均超过了7%.最后,将μc-Si_(1-x)Ge_x:H太阳电池应用在双结叠层太阳电池的底电池中,发现μc-Si_(0.73)Ge_(0.27):H底电池在厚度为800 nm时即可得到比1700 nm厚微晶硅(μc-Si:H)底电池更高的长波响应.以上结果体现μc-Si_(1-x)Ge_x:H太阳电池作为高效近红外光吸收层,在硅基薄膜太阳电池中应用的前景.     

700℃退火下铝调制镍硅锗薄膜的外延生长机理

文章研究了在700℃退火下,铝插入层调制镍和硅锗合金反应形成单相镍硅锗化物的生长机理.透射电镜测试结果表明,镍硅锗薄膜和硅锗衬底基本达到赝晶生长;二次质谱仪和卢瑟福沟道背散射测试结果表明,在镍硅锗薄膜形成的过程中,铝原子大部分移动到镍硅锗薄膜的表面.研究结果表明,铝原子的存在延迟了镍和硅锗合金的反应,镍硅锗薄膜的热稳定性和均匀性都得到了提高.最后,基于上述实验结果给出了铝原子调制形成外延镍硅锗薄膜的生长机理.     

Annealing effects on the properties of Ga2O3 thin films grown on sapphire by the metal organic chemical vapor deposition

We have prepared the gallium oxide (Ga₂O₃) thin films on sapphire substrates by the metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) technique. We have compared the two films with and without the thermal annealing by using the X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), atomic force microscopy (AFM), and the photoluminescence (PL) spectra. Postdeposition annealing of amorphous Ga₂O₃ films was found to increase the degree of crystallization and the surface roughness. The PL emission intensities of bands in the blue–green and the ultraviolet regions increased by the thermal annealing.     

Barrier lowering and leakage current reduction in Ni-AlGaN/GaN Schottky diodes with an oxygen-treated GaN cap layer

We report on the effect of oxygen annealing for GaN surface on the Schottky barrier configuration and leakage current in Ni-AlGaN/GaN Schottky barrier diodes. After oxygen annealing, their turn-on voltage and reverse-bias leakage current characteristics are significantly improved due to a reduction in the Schottky barrier height (SBH) and suppression in the surface states respectively. Interface state density extracted from the Terman method was reduced by 2 orders of magnitude. X-ray photoelectron spectroscopy measurements show that the oxygen annealing induces Ga₂O₃ on the GaN surface. The formation of Ga₂O₃ reduces the interface state density as well as lowers the SBH through the modification of hybridized metal induced gap states.     

Segregations and desorptions of Ge atoms in nanocomposite Si_(1-x)Ge_x films during high-temperature annealing

Nanocomposite Si_(1-x)Gex films are deposited by dual-source jet-type inductively coupled plasma chemical vapor deposition(jet-ICPCVD).The segregations and desorptions of Ge atoms,which dominate the structural evolutions of the films during high-temperature annealing,are investigated.When the annealing temperature(Ta)is 900~℃,the nanocomposite Si_(1-x)Gex films are well crystallized,and nanocrystals(NCs)with the core-shell structure form in the films.After being annealed at 1000~℃(above the melting point of bulk Ge),Ge atoms accumulate on the surfaces of Ge-rich films,whereas pits appear on films with lower Ge content,resulting from desorption.Meanwhile,voids are observed in the films.A cone-like structure involving the percolation of the homogeneous clusters and the crystallization of NCs enhances Ge segregation.     

零偏退火与反偏退火对含氢的Au/n-Si肖特基势垒的控制

〈１１１〉晶向的掺磷的ｎ型硅外延片经等离子进氢后连同未经等离子氢处理的对比片一起淀积金，制得Ａｕ／ｎ－Ｓｉ肖特基势垒。实验结果表明：氢能使Ａｕ／ｎ－Ｓｉ的肖特基势垒高度下降０．１３ｅＶ；含氢的肖特基势垒的高度可以被零偏退火与反偏退火所控制，即零偏退火使含氢的肖特基势垒的高度降低，而反偏退火使含氢的肖特基势垒的高度升高；而且零偏退火与反偏退火对肖特基势垒高的这种控制作用至少在三个循环过程中是可逆的。在反偏退火以后，含氢的肖特基势垒的高度升高的数值不仅与退火时所应用的偏置电压有关，而且与退火温度也有关。     

Pt interlayer effects on Ni germanosilicide formation and contact properties

Ni and Ni(Pt) germanosilicide formation and their contact properties on n-type epitaxial Si_0.84Ge_0.16 have been studied in this work. It is revealed that compared to NiSi, NiSiGe has enhanced phase stability but worse morphology stability. It is also found that Pt incorporation in germanosilicidation improves the morphology of the germanosilicide film. The Schottky contact characteristics of NiSiGe and Ni(Pt)SiGe on n-SiGe were evaluated by current–voltage (I–V) technique at room temperature. NiSiGe/n-SiGe contact shows a Schottky barrier height (SBH) of 0.65 eV with little difference from that of NiSi/n-Si contact. However, the contact shows a reduced SBH with a markedly increased ideality factor and leakage current when annealing temperature increases to 650 °C, indicating thermal degradation of the contact quality. Pt incorporation increases the SBH to 0.73 eV. In addition, its diode parameters such as SBH, ideality factor, and reverse leakage show better conformity during the whole annealing temperature range (from 450 to 650 °C). Therefore, it is concluded that Pt interlayer between Ni and SiGe can modulate the barrier height of Ni germanosilicide and improve its contact properties.     

石墨烯过渡层对金属/SiC接触肖特基势垒调控的第一性原理研究

由于SiC禁带宽度大,在金属/SiC接触界面难以形成较低的势垒,制备良好的欧姆接触是目前SiC器件研制中的关键技术难题,因此,研究如何降低金属/SiC接触界面的肖特基势垒高度(SBH)非常重要.本文基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法,结合平均静电势和局域态密度计算方法,研究了石墨烯作为过渡层对不同金属(Ag,Ti,Cu,Pd,Ni,Pt)/SiC接触的SBH的影响.计算结果表明,单层石墨烯可使金属/SiC接触的SBH降低;当石墨烯为2层时,SBH进一步降低且Ni,Ti接触体系的SBH呈现负值,说明接触界面形成了良好的欧姆接触;当石墨烯层数继续增加,SBH不再有明显变化.通过分析接触界面的差分电荷密度以及局域态密度,SBH降低的机理可能主要是石墨烯C原子饱和了SiC表面的悬挂键并降低了金属诱生能隙态对界面的影响,并且接触界面的石墨烯及其与金属相互作用形成的混合相具有较低的功函数.此外,SiC/石墨烯界面形成的电偶极层也可能有助于势垒降低.