微量掺碳nc-SiC:H薄膜用于p-i-n太阳电池的窗口层

采用等离子增强化学气相沉积方法(PECVD)制备了微量掺碳的p型纳米非晶硅碳薄膜(p-nc-SiC：H)，反应气体为硅烷和甲烷，掺杂气体采用硼烷，沉积温度分别采用333K，353K和373K.测量结果表明随着沉积温度增加和碳含量的增加，薄膜的光学带隙增加；薄膜具有较宽的带隙和较高的电导率，同时有较低的激活能(0.06eV).Raman和XRD测量结果表明薄膜存在纳米晶.优化的p型纳米非晶硅碳薄膜作为非晶硅p-i-n太阳电池的窗口层，使得太阳电池的开路电压达到0.94V. 关键词： 光学带隙 纳米硅 薄膜 太阳能电池     

富硅氮化硅薄膜的制备及其光学带隙研究

采用双极脉冲磁控反应溅射法在不同参数条件下制备了一系列氮化硅薄膜。利用数字式显微镜和紫外-可见光光谱仪研究了沉积薄膜的表面形貌及其光学带隙,利用共焦显微拉曼光谱仪比较了硅衬底、氮化硅薄膜退火前后的拉曼光谱。结果表明,氮气流量对薄膜的光学带隙影响较大,制备的薄膜主要为富硅氮化硅薄膜。原沉积薄膜的拉曼光谱存在明显的非晶硅和单晶硅峰,退火处理后非晶硅峰减弱或消失,表明薄膜出现明显的结晶化;单晶硅峰出现频移现象,表明薄膜中出现硅纳米颗粒,平均尺寸约为6.6 nm。     

溅射制备Ge,Nb共掺杂窄光学带隙和低电阻率的TiO2薄膜

采用射频磁控溅射技术制备了Ge,Nb共掺杂的锐钛矿结构TiO₂薄膜,详细探讨了薄膜的结构、电阻率及光学带隙等性质随Ge,Nb掺杂量、溅射功率和热处理温度等参数的变化,发现Ge,Nb共掺杂可以同时调节TiO₂薄膜的光学带隙和电阻率.体积分数约为6%Nb和20%Ge的共掺杂TiO₂薄膜电阻率由10⁴Ω/cm减小至10^-1Ω/cm,光学带隙由3.2 eV减小至1.9 eV.退火后掺杂TiO₂薄膜不仅显示更低的电阻率,还表现出更强的可见-红外光吸收.结果表明,改变Ge,Nb的掺杂量和退火条件能够制备出电阻率和带隙都可调的TiO₂薄膜.     

带隙可调的CdS纳米晶薄膜的化学浴制备和光学性质

CdS是一种直接带隙半导体,室温下其禁带宽度约为2.4eV,是一种良好的太阳能电池窗口层材料和过渡层材料。分别以CdCl2和(NH2)2CS作为镉源和硫源,用化学淀积法在玻璃上生长CdS纳米薄膜,考察了Cd2 浓度、淀积温度、淀积时间以及溶液pH值对CdS成膜的影响。紫外可见光吸收谱和荧光光谱的结果表明,在样品的制备过程中,通过改变反应条件如化学试剂的浓度、加热温度、加热时间等来控制薄膜中颗粒的尺寸大小,随着反应温度的逐渐降低或反应时间的减少等可以使得到的CdS纳米晶薄膜中晶粒尺寸逐渐减小,带隙增加;镉离子浓度越小或氨水浓度越大,所得CdS纳米晶薄膜带隙越大。     

溅射制备纳米晶GaN∶Er薄膜的室温发光特性

利用直流磁控共溅射方法制备了GaN:Er薄膜.X射线衍射结果显示薄膜为纳米多晶结构,根据谢乐公式,计算得到了GaN薄膜晶粒的平均大小为58nm;透射电子显微镜结果显示为非晶基质中镶嵌了GaN纳米颗粒,尺寸在6—8nm之间;紫外可见谱结果表明在500—700nm的可见光范围内,薄膜的平均透过率大于80%,在紫外可见谱基础上,利用Tauc公式计算得到了纳米晶GaN薄膜的光学带隙为322eV;最后,测量了GaN:Er薄膜的室温光致发光谱,获得了Er³⁺离子在554nm处的强烈绿光发射. 关键词： 纳米晶GaN薄膜 3+掺杂')" href="#">Er³⁺掺杂 光学带隙 光致发光     

低温铝诱导晶化制备纳米晶硅薄膜的物相和光学性能研究

采用射频磁控溅射镀膜系统,在玻璃衬底上制备了非晶硅(α-Si)/铝(Al)复合薄膜,结合氮气(N₂)气氛中低温快速光热退火制备了纳米晶硅(nc-Si)薄膜;利用光学显微镜、共焦光学显微仪、X射线衍射(XRD)仪、拉曼散射光谱(Raman)仪和紫外-可见光-近红外分光光度计(UV-VIS-NIR)对纳米晶硅薄膜的表面形貌、物相及光学性能进行了表征,研究了退火工艺对薄膜性能的影响。结果表明： 300 ℃,25 min光热退火可使α-Si/Al膜晶化为纳米晶硅薄膜,晶化率为15.56%,晶粒尺寸为1.75 nm;退火温度从300 ℃逐渐升高到400 ℃,纳米晶硅薄膜晶粒尺寸、晶化率、带隙逐渐增加,表面均匀性、晶格畸变量逐渐减小;退火温度从400 ℃逐渐升高到500 ℃,纳米晶硅薄膜的晶粒尺寸、晶化率继续增加,带隙则逐渐降低;采用纳米晶硅薄膜的吸光模型验证了所制备的纳米晶硅薄膜的光学特性,其光学带隙的变化趋势与吸光模型得出的结果一致。     

室温射频磁控溅射制备纳米晶ZnSX薄膜及其性能研究

为获得性能优异的透明介质薄膜,采用射频磁控溅射技术,以ZnS陶瓷靶为靶材,在玻璃衬底上室温沉积纳米晶富锌ZnS薄膜,通过X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜、拉曼光谱仪、分光光度计、光谱椭偏仪重点研究了不同射频功率对制备的纳米晶ZnS_X薄膜的晶相结构、表面形貌及光学性能的影响。结果表明:射频功率对ZnS_X薄膜晶相形成和结晶度具有重要影响;随着溅射功率的增加,ZnS_X薄膜中Zn和S元素的比例、特征拉曼峰的强度以及折射率的值都先增大后减小,薄膜的光学带隙从3.86 eV降低至3.76 eV;当溅射功率为150 W时,为ZnS_X薄膜具有立方相结构及高结晶度的最优条件,薄膜的Zn/S比接近于标准化学计量比,达到1.23,可见光平均透过率大于80%,550 nm下ZnS_X薄膜的光学折射率为2.03。     

高电荷态氙离子辐照下的6H碳化硅表面纳米结构变形（英文）

高电荷态离子比普通的离子携带较高的势能,势能在材料表面的瞬间释放,能在材料表面形成nm量级的结构损伤。它在纳米刻蚀、小型纳米器件、纳米材料、超小尺寸半导体芯片制作、固体表面处理和固体结构分析等领域具有广泛应用前景。因此对高电荷态重离子(Xeq+)引起半导体材料表面(6H-SiC)纳米结构变形进行了研究。采用Xe18+和Xe26+离子,选取从1×1014到5×1015 ions·cm-2逐渐递增的剂量,以垂直和倾斜60°角两种入射方式辐照6H-SiC薄膜样品,经原子力显微镜分析表明,辐照后的表面肿胀凸起。对于Xe18+离子辐照的样品,辐照区至未辐照区边界的台阶高度随离子剂量增加而连续增大,而对于Xe26+离子辐照的样品则先增加而后减小。在相同入射角和剂量条件下,Xe26+离子辐照样品形成的台阶高度大于Xe18+离子辐照形成的台阶高度,在相同离子和剂量的条件下,垂直照射时形成的台阶高度大于倾斜照射时形成的台阶高度。根据损伤机理和实验数据,首次初步建立了一个包括势能、电荷态、入射角和剂量等物理量的理论模型来预测高电荷态离子在半导体材料表面形成的纳米结构变形。暗示了高电荷态离子的潜在的应用价值及进一步研究的必要性。     

GaAsN/GaAs量子阱在1 MeV电子束辐照下的退化规律

为研究GaAsN/GaAs量子阱在电子束辐照下的退化规律与机制,对GaAsN/GaAs量子阱进行了不同注量(1×1015,1×1016 e/cm2)1 MeV电子束辐照和辐照后不同温度退火(650,750,850℃)试验,并结合Mulassis仿真和GaAs能带模型图对其分析讨论。结果表明,随着电子注量的增加,GaAsN/GaAs量子阱光学性能急剧降低,注量为1×1015 e/cm2和1×1016 e/cm2的电子束辐照后,GaAsN/GaAs量子阱PL强度分别衰减为初始值的85%和29%。GaAsN/GaAs量子阱电子辐照后650℃退火5 min,样品PL强度恢复到初始值,材料带隙没有发生变化。GaAsN/GaAs量子阱辐照后750℃和850℃各退火5 min后,样品PL强度随退火温度的升高不断减小,同时N原子外扩散使得样品带隙发生约4 nm蓝移。退火温度升高没有造成带隙更大的蓝移,这是由于进一步的温度升高产生了新的N—As间隙缺陷,抑制了N原子外扩散,同时导致GaAsN/GaAs量子阱光学性能退化。     

高电荷态氙离子辐照下的6H碳化硅表面纳米结构变形（英）

高电荷态离子比普通的离子携带较高的势能,势能在材料表面的瞬间释放,能在材料表面形成nm量级的结构损伤。它在纳米刻蚀、小型纳米器件、纳米材料、超小尺寸半导体芯片制作、固体表面处理和固体结构分析等领域具有广泛应用前景。因此对高电荷态重离子（Xeq+）引起半导体材料表面（6H-SiC）纳米结构变形进行了研究。采用Xe18+和Xe26+离子,选取从11014到51015 ionscm-2逐渐递增的剂量,以垂直和倾斜60角两种入射方式辐照6H-SiC薄膜样品, 经原子力显微镜分析表明,辐照后的表面肿胀凸起。对于Xe18+离子辐照的样品,辐照区至未辐照区边界的台阶高度随离子剂量增加而连续增大,而对于Xe26+离子辐照的样品则先增加而后减小。在相同入射角和剂量条件下,Xe26+离子辐照样品形成的台阶高度大于Xe18+离子辐照形成的台阶高度,在相同离子和剂量的条件下,垂直照射时形成的台阶高度大于倾斜照射时形成的台阶高度。根据损伤机理和实验数据,首次初步建立了一个包括势能、电荷态、入射角和剂量等物理量的理论模型来预测高电荷态离子在半导体材料表面形成的纳米结构变形。暗示了高电荷态离子的潜在的应用价值及进一步研究的必要性。     

RETRACTED ARTICLE: Hydrogenated nanocrystalline silicon germanium thin films

Hydrogenated nanocrystalline silicon germanium thin films (nc-SiGe:H) is an interesting alternative material to replace hydrogenated nanocrystalline silicon (nc-Si:H) as the narrow bandgap absorber in an a-Si/a-SiGe/nc-SiGe(nc-Si) triple-junction solar cell due to its higher optical absorption in the wavelength range of interest. In this paper, we present results of optical, structural investigations and electrical characterization of nc-SiGe:H thin films made by hot-wire chemical vapor deposition (HW-CVD) with a coil-shaped tungsten filament and with a disilane/germane/hydrogen gas mixture. The optical band gaps of a-SiGe:H and nc-SiGe:H thin-films, which are deposited with the same disilane/germane/hydrogen gas mixture ratio of 3.4 : 1.7 : 7, are about 1.58 eV and 2.1 eV, respectively. The nc-SiGe:H thin film exhibits a larger optical absorption coefficient of about 2–4 in the 600–900 nm range when compared to nc-Si:H thin film. Therefore, a thinner nc-SiGe:H layer of ∼500 nm thickness may be sufficient for the narrow bandgap absorber in an a-Si based multiple-junction solar cell. We enhanced the transport properties as measured by the photoconductivity frequency mixing technique. These improved alloys do not necessarily show an improvement in the degree of structural heterogeneity on the nanometer scale as measured by smallangle X-ray scattering. Decreasing both the filament temperature and substrate temperature produced a film with relatively low structural heterogeneity while photoluminescence showed an order of magnitude increase in defect density for a similar change in the process.      

Fe/Nb多层膜中离子辐照效应研究(英文)

〗采用磁控溅射技术在Si衬底上沉积Si/\[Fe(10 nm)/Nb(4 nm)/Fe(4 nm)/Nb(4 nm)\]2/ \[Fe(4 nm)/Nb(4 nm)\]4多层膜。 用2 MeV的 Xe离子在室温下辐照多层膜。采用俄歇深度剖析、X射线衍射和振动样品磁强计分析辐照引起的多层膜元素分布、 结构及磁性变化。AES深度剖析谱显示当辐照注量达到1.0×1014 ions/cm2时, 多层膜界面两侧元素开始混合; 当辐照注量达到2.0×1016ions/cm2时, 多层膜层状结构消失, Fe层与Nb层几乎完全混合。XRD谱显示, 当辐照注量达到1.0×1014ions/cm2时, Nb的衍射峰和Fe的各衍射峰的峰位相对于标准卡片向小角方向偏移, 这说明辐照引起Nb基和Fe基FeNb固溶体相的形成;当辐照注量大于1.0×1015 ions/cm2时, 辐照引起非晶相的出现。 VSM测试显示,多层膜的磁性随着结构的变化而变化。 在此实验基础上, 对离子辐照引起界面混合现象的机理进行了探讨。The behavior of the metallic multilayers of Si/\[Fe(10 nm)/Nb(4 nm)/Fe(4 nm)/ Nb(4 nm)\]2/\[Fe(4 nm)/Nb(4 nm)\]4 under 2 MeV Xe ion irradiation has been investigated by depth profile analysis of Auger electron spectroscopy,X ray diffraction and vibrating sample magnetometer. The obtained experimental results show that the inter mixing between Fe and Nb layers occurs in the 1.0×1014 ions/cm2 irradiated multilayer sample which results in the formation of Nb based and Fe based FeNb solid solution. For the samples irradiated to fluence larger than 1.0×1014 ions/cm2, amorphisation is observed, and moreover, the layered structure of the multilayer samples is broken up completely for the samples under 1.0×1016 or 2.0×1016 ions/cm2 irradiation. Vibrating sample magnetometer measurement also reveals that the magnetization of the samples changes with the evolution of the structure of multilayers. Possible mechanism of the modification in Fe/Nb multilayers induced by Xe ion irradiation is briefly discussed.     

氢化非晶硅薄膜退火形成的纳米硅及其光致发光

本文报道对氢化非晶硅(a-Si:H)薄膜在600～620℃温度下快速退火10s可以形成纳米晶硅(nc-Si),其Raman散射表明,在所形成的nc-Si在薄膜中的分布是随机的,直径在1.6～15nm范围内,并且在强激光辐照下观察了nc-Si在薄膜中的结晶和生长情况.经退火所形成的nc-Si可见光辐射较弱,不能检测到它们的光致发光(PL),但用氢氟酸腐蚀钝化后则可检测到较强的红PL,并且钝化后的nc-Si在空气中暴露一定的时间后,其辐射光波长产生了蓝移.文中就表面钝化和量子限制对可见光辐射的重要性作了讨论.     

高能Xe离子辐照引起的注碳a:SiO2中新结构的形成

先用120keV的碳离子注入非晶二氧化硅a:SiO2薄膜，再用能量为1754MeV的Xe离子辐照。注碳量为5．0×10^16—8．6×10^17ion／cm^2，Xe离子辐照剂量为1．0×10^11和5．0×10^11ion／cm^2。辐照后的样品中形成的新结构用显微傅立叶变换红外光谱仪进行测试分析。结果表明，Xe离子辐照引起了注碳a:SiO2中Si—C，C—C，Si—O—C键以及CO和CO2分子的形成与演化。在注碳量较高时，Xe离子辐照在样品中产生了大量的Si—C键。与注入未辐照和辐照的低注碳量样品比较，增强的Si—C键的形成，预示着辐照可引起注碳a:SiO2样品中的SiC结构相变。Amorphous silicon-dioxide （a:SiO2） films were firstly implanted at room temperature （RT） with 120 keV C-ions to doses ranging from 5.0 × 10^16 to 8.6 × 10^17 ion/cm^2, and then the C-doped a:SiO2 films were irradiated at RT with 1 754 MeV Xe ions to 1.0 × 10^11 and 5.0 × 10^11 ion/cm^2, respectively. The information of new tex- ture formation in the C-doped SiO2 films after high-energy Xe ion irradiation was investigated using micro-FTIR measurements. The obtained results showed that Si--C, C--C, Si--O--C bonds as well as CO and CO2 molecules were formed in the C-doped a-SiO2 films after Xe ion irradiation. Furthermore, Xe-ion irradiation induced a plenteous formation of Si--C bonds in the high dose C-ion implanted a:SiO2 films. Compared with the C-implanted sampies without Xe-ion irradiation and the low dose C-implanted samples with Xe-ion irraddiation, the enhanced and plenty of Si--C bond formation implied that the phase of SiC structures may be produced by Xe-ion irradiation in the high dose C-ion implanted a:SiO2 films.     

快重离子辐照对非晶态SiO2薄膜光致发光谱的影响

用湿氧化法在单晶硅表面生长了非晶态SiO2薄膜,再用高能Pb和Xe离子对薄膜进行辐照,最后用荧光光谱分析了辐照参数(剂量、电子能损值)与发光特性改变的相关性.研究发现,快重离子辐照能显著影响薄膜的发光特性,进一步分析显示,辐照导致了SiO2薄膜内O-Si-O缺陷、缺氧缺陷和非桥式氧空位缺陷的产生,且缺氧缺陷和非桥式氧空...     

Optical nonlinear characteristics of MgF_2 films containing Cu nanoparticles

An investigation is made on the optical nonlinear characteristics of MgF2 fihns containing Cu nanoparticles. When the Cu volume fraction is 0.1, at approximately εm ＋ 2εd = 0, the film exhibits a strong thirdorder optical nonlinear refractive coefficient of 1.0×10^-9 cm2/W, a nonlinear refractive index of about -4.0×10^-7 esu, a third-order optical nonlinear response of about 6.8×10^-8s esu, and a figure of merit of about 1.0×10^-11. The result shows that the film may have potential applications in optoelectronic technology.     

80keV N离子注入对ZnO薄膜结构的影响

室温下用80keVN离子注入ZnO薄膜样品,注量分别为5.01014,5.01015和5.01016ions/cm2,然后用X射线衍射和透射电镜技术对样品的结构特性进行了表征。实验结果表明,由高度(002)择优取向的致密柱状晶构成的薄膜中,注入5.0×1015ions/cm2时,观测到缺陷生成和局域无序化现象,但薄膜总体结构仍保持柱状晶和(002)择优取向;随着注量的增大,晶格常数c和压应力呈增大趋势。对注入N离子对ZnO薄膜结构特性的影响机理进行了简单的讨论。     

Control of epitaxial growth at a-Si:H/c-Si heterointerface by the working pressure in PECVD

The epitaxial-Si(epi-Si) growth on the crystalline Si(c-Si) wafer could be tailored by the working pressure in plasmaenhanced chemical vapor deposition(PECVD).It has been systematically confirmed that the epitaxial growth at the hydrogenated amorphous silicon(a-Si:H)/c-Si interface is suppressed at high pressure(hp) and occurs at low pressure(1p).The hp a-Si:H,as a purely amorphous layer,is incorporated in the 1p-epi-Si/c-Si interface.We find that:(i) the epitaxial growth can also occur at a-Si:H coated c-Si wafer as long as this amorphous layer is thin enough;(ii) with the increase of the inserted hp layer thickness,lp epi-Si at the interface is suppressed,and the fraction of a-Si:H in the thin films increases and that of c-Si decreases,corresponding to the increasing minority carrier lifetime of the sample.Not only the epitaxial results,but also the quality of the thin films at hp also surpasses that at lp,leading to the longer minority carrier lifetime of the hp sample than the lp one although they have the same amorphous phase.     

非晶/微晶两相硅薄膜电池的计算机模拟

在对不同晶相比硅薄膜的实验研究的基础上，利用有效介质理论估算了这种两相材料的光吸 收系数、迁移率寿命乘积及带隙宽度等参量，计算机模拟了不同结晶比硅薄膜电池的伏安特 性及光谱响应；结果为随着本征层微晶成分的增多，电池的开路电压逐渐减小，短路电流逐 渐增大，本征层的最佳厚度逐渐增大，填充因子有降低的趋势，电池的效率随晶相比的增大 而减小. 电池的光谱响应曲线表明，随晶相比的增大电池的长波响应明显提高. 根据这些模 拟结果，分析讨论了在考虑Lambertian背反射的情况下，非晶/微晶叠层电池的底电池采用 晶相比为40％—50％的两相硅薄膜材料做本征层是最佳选择. 关键词： 两相硅薄膜 太阳能电池 计算机模拟     

(n)nc-Si：H/(p)c-Si异质结中载流子输运性质的研究

采用常规等离子体增强化学气相沉积工艺,以高H₂稀释的SiH₄作为反应气体源和PH₃作为磷原子的掺杂剂,在p型(100)单晶硅((p)c-Si)衬底上, 成功地生长了施主掺杂型纳米硅膜((n)nc-Si:H),进而制备了(n)nc-Si:H/(p)c-Si异质结,并在230—420Ｋ温度范围内实验研究了该异质结的Ｉ-Ｖ特性.结果表明,(n)nc-Si:H/(p)c- Si异质结为一典型的突变异质结构,具有良好的温度稳定性和整流特性.正向偏压下 关键词： (n)nc-Si:H/(p)c-Si异质结 能带模型 电流输运机构 温度特性