氮原子、分子与团簇离子注入Si(111)的特性研究

用椭偏仪、傅氏变换红外吸收谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)以及原子力显微镜(AFM)对N⁺₁,N⁺₂,N⁺₁₀离子高剂量(1.7×10¹⁷ions/cm²)注入Si(111)的表面进行测试分析,发现三种不同尺度的离子注入后,均使Si由复折射率变化为实折射率,表面出现含氮硅键的介质层.但其表面形貌各异:N^{+关键词： 氮团簇注入 表面特性}     

大功率低功耗快速软恢复SiGeC功率开关二极管

为满足电力电子电路对功率开关二极管高频化的发展要求，提出了一种大功率低功耗快速软恢复p⁺(SiGeC)-n^--n⁺异质结二极管.与常规的Si p-i-n二极管相比，在正向电流密度不超过1000 A/cm²情况下，p⁺(SiGeC)-n^--n⁺二极管的正向压降减少了约1/5，有效降低了器件的通态功耗；反向恢复时间缩短了一半多，反向峰值电流降低了约25%，软 关键词： 快速软恢复 大功率低功耗 SiGeC/Si异质结功率二极管     

氮气射频放电与直流放电PIC/MC模拟的比较

建立氮气容性射频等离子体过程的PIC/MC模型,将模拟结果与直流放电进行比较.结果表明:射频等离子体粒子(e,N₂⁺,N⁺)的平均密度较直流放电约大-个量级,在射频电极附近粒子(e,N₂⁺,N⁺)的平均能量比直流放电阴极附近的能量低3倍左右;密度偏低的原子离子N⁺在两电极附近具较高的能量,能量较低的分子离子N₂⁺在放电空间具较高密度,N₂⁺的密度大约是N⁺的6倍;计算的电子能量几率分布与测量结果-致.     

n,p柱宽度对超结SiGe功率二极管电学特性的影响

结合SiGe材料的优异性能与超结结构在功率器件方面的优势,提出了一种超结SiGe功率二极管.该器件有两个重要特点:一是由轻掺杂的p型柱和n型柱相互交替形成超结结构,取代传统功率二极管的n^-基区;二是阳极p⁺区采用很薄的应变SiGe材料.该二极管可以克服常规Si p⁺n^-n⁺功率二极管存在的一些缺陷,如阻断电压增大的同时,正向导通压降随之增大,反向恢复时间也变长.利用二维器件模拟软件MEDICI仿真 关键词： 超结 锗硅二极管 n p柱宽度 电学特性     

宏观放电参数对快原子态氮(N+,Nf)的影响

采用氮直流辉光放电等离子体中快电子和重粒子(N₂⁺,N⁺,N_f)混合的蒙特卡罗方法,模拟研究了快原子态粒子(N⁺,N_f)的产生率及轰击阴极的能量分布随宏观放电参数(P,V)的变化规律.结果表明,存在一最佳放电条件,使阴极壁处粒子(N⁺,N_f)的粒子数密度大且能量高;当电压大于800V时,轰击阴极的活性粒子(N⁺,N_f),主要由N₂⁺-N₂离解过程产生,电压小于300V时,主要由e^--N₂离解过程产生,模拟结果与实验结果相符合.     

N2微空心阴极放电特性及其阴极溅射的PIC/MC模拟

采用两维PIC/MCC模型模拟了氮气微空心阴极放电以及轰击离子 (N₂⁺,N⁺) 的钛阴极溅射. 主要计算了氮气微空心阴极放电离子 (N₂⁺,N⁺) 及溅射原子Ti的行为分布, 并研究了溅射Ti 原子的热化过程. 结果表明: 在模拟条件下, 空心阴极效应是负辉区叠加的电子震荡; 在对应条件下, 微空心较传统空心放电两种离子 (N₂⁺,N⁺) 密度均大两个量级, 两种离子的平均能量的分布及大小几乎相同; 在放电空间N⁺的密度约为N₂⁺的1/6, 最大能量约大2倍; 在不同参数 (P, T, V)下, 轰击阴极内表面的氮离子(N₂⁺,N⁺)的密度近似均匀, 其平均能量几乎相等; 从阴极溅射出的Ti原子的初始平均能量约6.8 eV, 离开阴极约0.15 mm处几乎完全被热化. 模拟结果为N₂微空心阴极放电等离子体特性的认识提供了参考依据. 关键词： 微空心阴极放电 PIC/MC模拟 2等离子体')" href="#">N₂等离子体     

等离子体金属表面氮化中放电温度对氮原子态粒子的影响

采用快电子和重粒子(N₂⁺,N⁺,N_f)混合的Monte Carlo模型,研究了氮直流辉光放电等离子体金属表面氮化过程中.e-N_2s及N₂⁺-N_2s两种碰撞离解过程产生的原子态粒子(N⁺,N)的产生率和氮化粒子(N⁺,N_f)轰击靶表面的能量、粒子数密度及入射角分布随气体温度的变化规律.结果表明,使阴极靶处活性粒子(N⁺,N_f)的能量高且粒子数密度大,存在一个最佳放电温度;粒子(N⁺,N)的产生率及在靶表面的密度数都随着放电气体温度的升高而减少;有大量中性快原子N_f在工件表面小角入射,且粒子(N⁺,N_f)角分布受温度的影响很小.     

a-C: Fe/AlOx/Si基异质结的光伏效应

使用脉冲激光沉积(PLD)依次沉积氧化铝和碳膜制备了a-C: Fe/AlO_x/Si基异质结,研究了其光伏效应及其在太阳能电池上的应用.该太阳能电池在标准日光照射(AM1.5,100 mW/cm²)下,可获得0.33 V的开路电压和4.5 mA/cm²的电流密度,太阳能电池的转换效率为0.35%.通过C-V测量,证明了氧化铝层的引入降低了界面能级数目,增加了界面势垒高度.界面能级数目降低减少了光生载流子在界面复合的 关键词： 光伏效应 非晶碳膜 异质结 氧化铝     

应变Si沟道nMOSFET阈值电压模型

在研究分析弛豫SiGe衬底上的应变Si 沟道nMOSFET纵向电势分布的基础上,建立了应变Si nMOSFET阈值电压模型,并利用该模型对不同的器件结构参数进行仿真,获得了阈值电压与SiGe层掺杂浓度和Ge组分的关系、阈值电压偏移量与SiGe层中Ge组分的关系、阈值电压与应变Si层掺杂浓度和厚度的关系. 分析结果表明：阈值电压随SiGe层中Ge组分的提高而降低,随着SiGe层的掺杂浓度的提高而增大;阈值电压随应变Si层的掺杂浓度的提高而增大,随应变Si层厚度增大而增大. 该模型为应变Si 器件阈值电压设计 关键词： 应变硅 阈值电压 电势分布 反型层     

薄膜硅/晶体硅异质结电池中本征硅薄膜钝化层的性质及光发射谱研究

本文采用甚高频等离子体化学气相沉积技术 (VHF-PECVD) 制备薄膜硅/晶体硅异质结电池中的本征硅薄膜钝化层, 光发射谱 (OES) 测量技术研究了硅薄膜沉积过程中等离子体发光谱随时间的变化. 结果表明: 在实验优化条件下等离子体发光谱很快达到稳定 (大约25 s), 并且SiH^*/H_α^* 的比值随时间变化较小, 避免了生长过程中硅薄膜结构的不均匀性, 这主要是SiH₄没有完全耗尽避免了SiH₄的反向扩散. 进一步研究了沉积参数对稳态发光谱和硅薄膜性质的影响, 结果表明: 随着硅烷浓度增加, H_α^*峰强度减小, SiH^*峰强度增加, 薄膜从微晶转变成非晶, 非晶硅薄膜钝化效果好; 随着沉积气压增大, H_α^*和 SiH^*峰强度先增加后减小, 高气压下H_α^*和 SiH^*峰强度下降主要是反应前驱物的聚合形成高聚合物, 不利于形成高质量的硅薄膜, 因此钝化效果下降; 随着反应功率密度增加, H_α^*和 SiH^*峰强度增大, 当功率密度为150 mW/cm² 趋于饱和, 硅薄膜的致密度和钝化效果也开始下降, 50 mW/cm²的低功率密度下硅薄膜钝化效果差可能是由于原子H 浓度低, 不能完全钝化单晶硅表面的悬挂键. 关键词： 薄膜硅 异质结 光发射谱 钝化     

A new method to determine Si/SiO2 interface recombination parameters using a gate-controlled point-junction diode under illumination

A new method is presented to determine Si/SiO₂ interface recombination parameters. The device employed is constituted by a polysilicon-oxide-semiconductor capacitor with a microscale central junction (a gate-controlled point-junction diode). The excess minority carriers are photo-generated rather than being injected, which results in a one-dimensional current flow normal to the Si/SiO₂interface. The minority carrier quasi-Fermi level is probed at the Si/SiO₂ interface by means of the point junction. The one-dimensionality of the current flow and the exact knowledge of the minority carrier quasi-Fermi level permit an accurate measurement of the recombination rate. The method has been applied to characterize p-type 100 Si/SiO₂ interfaces with boron dopant concentrations ranging from 2.2×10¹⁵ to 2.0×10¹⁷ cm^-3. Data analysis has been performed using a numerical scheme to find a quasi-exact solution for the current recombining at the interface. It was found that the interface recombination parameters (trap density and capture cross-sections) depend only weakly on trap energy in a wide range around midgap. The cross-section for capturing electrons (σ_n) was found to greatly exceed (by a factor of 10² to 10³) the cross-section for capturing holes (σ_p).     

1000 V p-GaN混合阳极AlGaN/GaN二极管

GaN材料具有优异的电学特性,如大的禁带宽度(3.4 eV)、高击穿场强(3.3 MV/cm)和高电子迁移率(600 cm~2/(V·s)). AlGaN/GaN异质结由于压电极化和自发极化效应,产生高密度(1×10~(13)cm~(-2))和高迁移率(2000 cm~2/(V·s))的二维电子气(2DEG),在未来的功率系统中, AlGaN/GaN二极管具有极大的应用前景.二极管的开启电压和击穿电压是影响其损耗和功率处理能力的关键参数,本文提出了一种新型的具有高阻盖帽层(high-resistance-cap-layer, HRCL)的p-GaN混合阳极AlGaN/GaN二极管来优化其开启电压和击穿特性.在p-GaN/AlGaN/GaN材料结构基础上,通过自对准的氢等离子体处理技术,在沟道区域形成高阻盖帽层改善电场分布,提高击穿电压,同时在阳极区域保留p-GaN结构,用于耗尽下方的二维电子气,调控开启电压.制备的p-GaN混合阳极(p-GaN HRCL)二极管在阴阳极间距Lac为10μm时,击穿电压大于1 kV,开启电压+1.2 V.实验结果表明, p-GaN混合阳极和高阻GaN盖帽层的引入,有效改善AlGaN/GaN肖特基势垒二极管电学性能.     

利用介质阻挡探针法测量大气压氦等离子体射流电子密度

分别利用电子的漂移速度和等离子体的传播速度计算了大气压下氦等离子体射流的电子密度。     

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The electron densities in the atmospheric pressure helium plasma were calculated by means of electron drift velocity and the jet velocity respectively. The electron velocity and jet velocity can be calculated by means of helium plasma jet current measured by a dielectric probe and plasma discharge current signal measured by voltage probes. The results show that the estimated electron densities of the helium plasma jet calculated from electron drift velocity and the jet velocity are in the order of 10 ¹¹ cm ^-3 and they increase with applied voltage. There is a little fluctuation in the value of the electron density along the jet axis of the plasma. This result is the same as the measured electron density in atmospheric pressure helium non-thermal plasma jet by using a Rogowski coil and a Langmuir probe. This is in one order lower than the electron density measured by microwave antenna.     

试验优化设计Er3+/Yb3+共掺BaGd2ZnO5荧光粉及其上转换发光性质

为得到绿光和红光最大发光强度的Er³⁺/Yb³⁺共掺BaGd₂ZnO₅上转换材料荧光粉, 首先采用试验优化设计中的均匀设计初步寻找Er³⁺/Yb³⁺合理的掺杂浓度; 其次通过二次通用旋转组合设计进一步优化实验, 建立起Er³⁺/Yb³⁺掺杂浓度与绿光和红光发光强度的回归方程; 最后通过遗传算法计算出方程的最优解, 即绿光和红光最大发光强度时对应的Er³⁺/Yb³⁺掺杂浓度. 利用传统的高温固相法分别制备出最优样品. 采用X 射线衍射对得到荧光粉的晶体结构进行了分析, 证明了所有产物均为纯相BaGd₂ZnO₅. 采用980 nm抽运激光作为激发源, 在同样的条件下测量了样品的上转换荧光发射光谱, 从中可见样品有较强的红光发射和绿光发射, 发光中心位于662, 551和527 nm, 分别对应于⁴F_9/2→⁴I_15/2, ⁴S_3/2→⁴I_15/2 及²H_11/2→⁴I_15/2能级跃迁. 研究了绿光和红光最优样品的上转换发光强度与激光器工作电流之间的关系, 通过分析发现红色和绿色上转换发光均为双光子过程. 由归一化的绿色上转换发射光谱可以看出, 激光器工作电流导致的样品温度变化可以忽略不计. 由于能级²H_11/2和⁴S_3/2之间存在热平衡, 并满足玻尔兹曼分布, 由此探讨了绿光最优样品上转换发射光谱中的绿色发射与温度的关系, 计算出²H_11/2和⁴S_3/2之间的能级差为ΔE=926.11 cm^-1. 研究了绿光最优样品的温度效应, 随着温度的升高, 发射强度逐渐变小, 出现了温度猝灭现象. 并计算了样品的激活能, 分别为总体激活能ΔE_总=0.45 eV, 绿光激活能ΔE_绿=0.45 eV, 红光激活能ΔE_红=0.46 eV.     

Investigation on threshold voltage of p-channel GaN MOSFETs based on p-GaN/AlGaN/GaN heterostructure

The threshold voltage (V_th) of the p-channel metal-oxide-semiconductor field-effect transistors (MOSFETs) is investigated via Silvaco-Atlas simulations. The main factors which influence the threshold voltage of p-channel GaN MOSFETs are barrier height Φ_1,p, polarization charge density σ_b, and equivalent unite capacitance C_oc. It is found that the thinner thickness of p-GaN layer and oxide layer will acquire the more negative threshold voltage V_th, and threshold voltage |V_th| increases with the reduction in p-GaN doping concentration and the work-function of gate metal. Meanwhile, the increase in gate dielectric relative permittivity may cause the increase in threshold voltage |V_th|. Additionally, the parameter influencing output current most is the p-GaN doping concentration, and the maximum current density is 9.5 mA/mm with p-type doping concentration of 9.5×10¹⁶ cm^-3 at V_GS = -12 V and V_DS = -10 V.     

Characterization of vertical Au/β-Ga_2O_3 single-crystal Schottky photodiodes with MBE-grown high-resistivity epitaxial layer

High-resistivity β-Ga_2O_3 thin films were grown on Si-doped n-type conductive β-Ga_2O_3 single crystals by molecular beam epitaxy(MBE).Vertical-type Schottky diodes were fabricated,and the electrical properties of the Schottky diodes were studied in this letter.The ideality factor and the series resistance of the Schottky diodes were estimated to be about1.4 and 4.6×10~6 Ω.The ionized donor concentration and the spreading voltage in the Schottky diodes region are about4×10~(18)cm~(-3) and 7.6 V,respectively.The ultra-violet(UV) photo-sensitivity of the Schottky diodes was demonstrated by a low-pressure mercury lamp illumination.A photoresponsivity of 1.8 A/W and an external quantum efficiency of8.7 ×10~2%were observed at forward bias voltage of 3.8 V,the proper driving voltage of read-out integrated circuit for UV camera.The gain of the Schottky diode was attributed to the existence of a potential barrier in the i-n junction between the MBE-grown highly resistive β-Ga_2O_3 thin films and the n-type conductive β-Ga_2O_3 single-crystal substrate.     

Na_2CaSiO_4:Sm~(3+),Eu~(3+)荧光粉的发光特性和能量传递

利用高温固相法合成Na_2CaSiO_4:Sm~(3+),Eu~(3+)系列荧光粉末,研究了Sm~(3+)和Eu~(3+)掺杂对Na_2CaSiO_4晶体结构的影响、材料发光特性以及存在的能量传递现象.X射线衍射结果表明Sm~(3+)和Eu~(3+)单掺及共掺样品均为单相的Na_2CaSiO_4结构,晶体结构没有改变.Na_2CaSiO_4:Sm~(3+)荧光样品在404 nm激发波长下呈现峰峰值为602 nm的橙红色荧光,来源于~4G_(5/2)→~6H_(7/2)跃迁.Na_2CaSiO_4:Eu~(3+)荧光样品在395 nm激发波长下发射出峰峰值为613 nm的红色荧光.对光谱和荧光寿命的测试和分析结果表明Sm~(3+)与Eu~(3+)之间存在能量传递,通过理论计算得到Sm~(3+)和Eu~(3+)之间的能量传递临界距离为1.36 nm,相互作用形式为电四极-电四极相互作用.随着Eu~(3+)掺杂浓度的增加,能量传递效率也逐渐提高至20.6%.     

Mn2+离子掺杂的NaTaOGeO4:Tb3+的发光性能

采用高温固相法制备了颜色可调的NaTaOGeO₄∶Tb³⁺,Mn²⁺荧光粉,并研究了其发光特性以及能量传递机理。在244 nm激发下,NaTaOGeO₄∶Tb³⁺的发射光谱的发射峰分别位于380,413,436,492,544 nm,分别属于Tb³⁺的⁵D₃→⁷F_J和⁵D₄→⁷F_J（J=6,5,4）能级跃迁,为蓝光和绿光发射。在280 nm波长激发下,在492 nm和544 nm处有较强的发射峰,分别属于Tb³⁺的⁵D₄→⁷F₆、⁵D₄→⁷F₅能级跃迁,为绿光发射。在248 nm波长激发下,NaTaOGeO₄∶Mn²⁺的发射光谱由位于576 nm处的宽带组成,属于Mn²⁺的⁴T₁→⁶A₁能级跃迁。当在NaTaOGeO₄∶Tb³⁺荧光粉中共掺杂Mn²⁺时,可以同时观察到Mn²⁺和Tb³⁺的发射峰,通过改变浓度掺杂比,可以得到颜色可调控的荧光粉。     

Ln2Sn2O7：Er3+纳米晶的制备及发光性能研究

采用溶胶-凝胶法合成Ln₂Sn₂O₇:Er³⁺(Ln=La,Gd,Y)纳米晶。通过X射线衍射和场发射扫描电子显微镜测试了样品的晶体结构和形貌,同时对样品的上转换发光性能进行了测试。结果表明:在980 nm连续激发光的激发下,样品主要表现为绿光发射。发射中心在528,549 nm的绿光和672 nm处的红光发射分别对应Er³⁺离子的⁴S_3/2→⁴I_15/2、²H_11/2→⁴I_15/2和 ⁴F_9/2→⁴I_15/2跃迁。以La₂Sn₂O₇:Er³⁺纳米晶为例,Er³⁺离子的摩尔分数为7%、退火温度为1 150℃是其制备的最佳条件,此时其各个发射峰的强度最高。对La₂Sn₂O₇:Er³⁺的发光强度与激发功率关系的研究表明,其绿光和红光发射均为双光子过程。激发光吸收和能量转移是La₂Sn₂O₇:Er³⁺纳米晶上转换发光的主要机制。