超薄全局应变硅薄膜的应变弛豫研究

采用Ge浓缩法制备了高质量超薄绝缘体上锗硅(SiGe-on-insulator,SGOI)材料,然后在SGOI上通过超高真空化学气象沉积(UHVCVD)法外延了厚度为15 nm的超薄全局应变硅单晶薄膜,使用电子束光刻和反应离子刻蚀在样品上制备了一组纳米级尺寸不等的应变硅线条和应变硅岛,并利用TEM、SEM、Raman等分析手段表征样品.实验结果表明,本文制备的应变硅由于其直接衬底超薄SiGe层的低缺陷密度和应力牵制作用,纳米图形化的应变Si弛豫度远小于文献报道的无Ge应变硅或者具有Ge组分渐变层SiGe衬底的应变Si材料.     

绝缘体上全局应变硅晶圆的制备和表征

首先使用改良型Ge浓缩法制备了绝缘体上锗硅圆片,然后在超薄弛豫SiGe层上,利用超高真空化学气相沉积法外延了单晶硅薄膜,获得一系列不同厚度的6寸绝缘体上应变硅晶圆.结果表明应变硅薄膜完整、均匀、表面平整且晶体质量良好,获得样品中顶层硅最大应力值达2.22 GPa.应用临界厚度理论对样品厚度和应变值之间的关系进行了分析,发现本实验所得样品在超过临界厚度3倍之后会发生应变弛豫.     

硅锗合金Seebeck系数影响因素的研究

作为一种洁净能源,硅锗合金的热电转换性能的研究越来越受到人们的重视.本文重点研究了不同Ge浓度的硅锗合金以及Si、Ge单晶在300～1100K温度范围内,Seebeck系数随温度的变化.并对组分相同导电类型不同、晶向不同以及结晶状态不同的样品的Seebeck系数进行了比较.在研究温度区间,Seebeck系数的绝对值大小一般在200～600μV/K之间,随温度不同连续变化.通过对比发现SiGe合金的Seebeck系数大小不仅与Ge的浓度和温度有关,其他因素对其绝对值也有影响,其中晶向最为明显,表现出了明显的各向异性.此外,材料本身的电阻率除了作为一个热电参数影响最优值外,其大小还对Seebeck系数的绝对值有影响,即掺杂济浓度对Seebeck系数的影响.     

氢氦共同稀释对微晶硅锗薄膜结构特性的影响

采用射频等离子体增强化学气相沉积(RF-PECVD)技术,在200℃的衬底温度下,以SiH4和GeH4为反应气体,H2和He为稀释气体,制备微晶硅锗(μc-Si Gex∶H)薄膜.结合Raman,XRF,FTIR,AFM等测试,我们分析了不同流量He的掺入对高锗含量(Ge含量～40;)μc-Si1-x Gex∶H薄膜结构性能和光电特性的影响.结果表明,随着He稀释/H2稀释(CHe/H2=He/H2)的增加,薄膜的Ge含量基本保持不变,H含量减少,致密度提高,Ge悬挂键和微结构因子先减少后增大.CHe/H2=36;时,薄膜光电特性最好.     

非晶锗的低温晶化和光学特性研究

本文采用直流磁控溅射在(100)硅衬底上沉积了单层锗薄膜,分别用拉曼光谱和X射线衍射研究了薄膜的结晶性,通过对结晶性的研究发现,在衬底温度为200℃时溅射功率为150W时结晶性开始变好,功率增至250W的过程,锗薄膜的择优取向发生(220)向(331)的变化.这样在无金属掺杂的情况下得到了结晶性较好的样品.光致发光结果表明,非晶锗在可见光区有较强的发光现象,发光峰位中心分别在648.1nm和713.0nm.发光峰位不随晶粒尺寸变化而变化,但峰强对晶粒大小的依赖性很强,平均晶粒较大的锗薄膜在可见光区发光现象不显著.     

硅基上Si1-xGex合金的外延生长及性能研究

硅基上高质量的异质外延生长是实现高性能微电子器件的基础,本文通过低温分子束外延技术在Si衬底上实现了全组分的Si1-x Gex(0相似文献   

用于薄膜太阳能电池的非晶硅锗制备与性能研究

利用射频等离子体增强化学气相沉积工艺(RF-PECVD)制备非晶硅锗薄膜,研究氢稀释率和衬底温度对薄膜光电性能的影响.通过二者的优化制备出光学带隙1.5 eV、光敏性6×104的高质量非晶硅锗薄膜.在此基础上制备出效率为6.65;的非晶硅锗(a-SiGe∶H)单结太阳能电池.     

单晶硅衬底上Ge填埋层低温应力诱导重结晶制备多晶硅薄膜

本文采用电子束蒸发法,室温下在Si(400)的基片上生长含锗(Ge)填埋层的非晶硅薄膜,其结构为a-Si/Ge/Sisubstrate,并在真空中进行后续退火.采用Raman散射(Raman Scattering)、X射线衍射(X-ray Diffraction)、高分辨电子扫描显微镜(HRSEM)、光学显微镜和热重差热分析(DSC)等手段,研究退火后样品晶化特性和晶化机理.结果表明,室温下生长的含有250 nm Ge填埋层的生长态样品在400℃退火5h,薄膜基本全部实现晶化,并表现出明显的Si (111)择优取向.样品分别在400℃、500℃、600℃和700℃退火后薄膜的横向光学波的波峰均在519cm-1附近,半高宽大约为6.1 cm-1,且均在Si(111)方向高度择优生长.退火温度为600℃的样品对应的晶粒尺寸约为20 μm.然而,在相同的薄膜结构(a-Si/Ge/Si substrate)的前提下,当把生长温度提高到300℃时,温度高达到700℃退火时间5h后,薄膜依然是非晶硅状态.差热分析表明,室温生长的样品,在后续退火过程中伴随界面应力的释放,从而诱导非晶硅薄膜重结晶成多晶硅薄膜.     

离子束溅射制备Si/Ge多层膜及红外吸收性能研究

采用离子束溅射方法在Si衬底上制备Si/Ge多层膜.通过改变生长温度、溅射速率等因素得到一系列Si/Ge多层膜样品.通过X射线衍射、拉曼散射、原子力显微分析(AFM)等表征方法研究薄膜结构与生长条件的关系.在小束流(10mA)、室温条件下制备出界面清晰、周期完整的Si/Ge多层膜.通过红外吸收谱的测量发现薄膜样品具有较好的红外吸收性能.     

无机化合物Na2Ge2Se5多晶合成研究

硒锗钠(Na2Ge2Se5)是一种极具潜质新型红外非线性材料.但该化合物具有明显的制备难点.根据其制备特点,自行设计并搭建反应装置,高效、安全制备其前驱体Na2Se;然后将制备的Na2Se与Ge、Se按化学计量比称取,在单温区合成炉中合成Na2Ge2Se5多晶料.对制备的Na2Se、Na2Ge2Se5多晶进行XRD,SEM、EDS等分析测试表明产物为高纯单相Na2Se、Na2Ge2Se5多晶.     

温度对绝缘层上应变SiGe沟道p-MOSFET电学特性的影响

本文利用二维数值模拟方法,模拟分析了不同工作温度时绝缘层上应变SiGe沟道p-MOSFET的输出特性和亚阈值特性.结果表明:随着器件工作温度的不断提高,漏源饱和电流单调减小;亚阈值电流略有增大;亚阈值摆幅的改变量ΔS与温度基本上成线性关系;阈值电压不断地向正方向偏移.通过考虑自热效应的影响,不同Ge组分器件的漏源饱和电流均有不同程度的降低,且随着Ge组分的增加,漏源饱和电流的降低幅度增大.     

两步法溅射中缓冲层厚度对Ge薄膜质量的影响

采用低温缓冲层技术制备Ge薄膜,利用AFM和Raman光谱研究缓冲层厚度对低温Ge缓冲层残余应变弛豫的影响.实验结果显示:随着缓冲层厚度的增加,残余应变弛豫度增大.在30 nm厚的低温Ge缓冲层上生长800nm厚的Ge外延层.Ge薄膜具有良好的结晶性,表面粗糙度RMS为2.06 nm.     

磁控溅射Cd1-xZnxTe多晶薄膜组分的可控生长

采用双靶位共溅射方法制备出组分可控的Cd1-xZnxTe薄膜样品,组分偏离小于0.13.采用XRD对不同生长温度制备的样品进行了结晶性分析,研究了薄膜结晶与生长温度的关系.采用AFM、SEM对样品进行了表面和界面分析,表明薄膜表面平整,界面清晰.对不同组分的Cd1-xZnxTe样品进行了透射光谱测量,得到了光学性质随组分的变化规律,并拟合得出了这些样品的带隙和组分.     

非晶Cr/Ge多层膜的磁性和电性能研究

采用射频磁控溅射的方法制备了非晶[Crx/Ge10-x]20(x=0.1,0.3,0.5,0.8,1.1,1.6,2.7)多层膜.随着Cr层厚度增加,Ge层厚度减小,室温下薄膜磁性由抗磁性转变为铁磁性,同时样品出现了反常霍尔效应.扣除Ge层的抗磁性,制备态的[Cr2.7/Ge7.3]20的饱和磁化强度Ms可达33 emu/cm3.提出了磁性起源于Cr原子层间耦合的模型,薄膜的低温电阻导电机理属于自旋依赖电子变程跃迁机制.     

锗对CZ Si中新施主的影响

等价元素锗(Ge),掺入CZ Si中后能提高硅中氧的固溶度和形成氧沉淀的临界半径,使得氧沉淀主要以均匀成核方式进行.同时,Ge容易与硅中空位形成较稳定的锗一空位复合体(Ge-VX),降低了空位的浓度.因此,锗掺入到CZ Si中可以抑制新施主(ND)的形成速率和最大浓度,提高了硅的高温稳定性,改善硅材料的内在质量.随着Ge浓度的增加,这种抑制施主效应也越明显.本文简要地探讨了Ge在CZ Si中抑制新施主形成的机理.     

温度对SiO2表面上磁控溅射制备Ge纳米点的生长模式和尺寸的影响

采用磁控溅射技术在SiO2/Si(100)表面上制备了一系列不同生长温度的Ge纳米点样品.原子力显微镜(AFM)的实验结果表明:不同衬底温度下Ge纳米点在SiO2薄膜上的生长模式和尺寸分布有所不同.当衬底生长温度达到500 ℃时,SiO2开始与Ge原子发生化学反应,并形成"Ge纳米点的Si窗口".在此温度条件下,外延生长实验可获得尺寸均匀且密度高达3.2×1010 cm-2的Ge纳米点.     

衬底温度对氢化微晶硅锗薄膜生长的影响

采用VHF-PECVD技术在玻璃衬底上沉积微晶硅锗薄膜.研究了衬底温度对微晶硅锗薄膜的微结构和光电特性的影响.结果表明:随着衬底温度的升高,微晶硅锗薄膜的生长速率减小,(220)晶向强度增强;而同一衬底温度下,锗浓度的增加将抑制薄膜(220)晶向的生长,通过相应地提高衬底温度可以解决这一问题.利用生长基团在薄膜生长表面的扩散理论对实验结果进行了解释.     

退火温度对TiO2薄膜结构、组分和光学性能的影响

利用射频磁控溅射,在硅和石英基底上制备了厚度为150 nm的TiO2薄膜.利用X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)、紫外可见分光光度计(UV-vis)和光致发光谱(PL)等多种测试分析技术,研究退火温度对TiO2薄膜结构、组分及光学性能的影响.研究结果表明,未退火薄膜为无定型结构;随着退火温度的升高薄膜的金红石相含量逐渐增加,并沿(110)晶面择优取向.能隙也由退火前的3.03 eV逐渐增加到900℃退火后的3.18eV.对于TiO2薄膜催化活性最优的退火温度应为800℃.     

不同应力下的双层钙钛矿锰氧化物La1.3Sr1.7Mn2O7薄膜输运特性研究

采用脉冲激光沉积(PLD)法分别在SrTiO3(100)、LaAlO3 (100)和MgO(100)单晶基片上制备了双层钙钛矿锰氧化物La13Sr17Mn2O7(LSMO)薄膜.X射线衍射谱表明三个样品均沿衬底的晶向择优生长;原子力显微镜显示薄膜表面均光滑致密.采用标准四探针法对薄膜的阻温特性进行了研究,发现SrTiO3 (100)和LaAlO3(100)基片上生长的薄膜呈现出明显的金属-绝缘体转变,转变温度分别为340 K和330 K.而在MgO基片上显示绝缘体态,无金属-绝缘体转变.结合阻温曲线的拟合及薄膜与衬底的晶格失配计算,从薄膜应力和激活能变化的角度分析了样品出现不同阻温特性的内在机制.     

非晶硅锗薄膜与太阳能电池研究

采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术在1.1 m×1.3m的大面积玻璃衬底上制备非晶硅锗(a-SiGe)薄膜和太阳能电池.系统研究了锗烷流量比(RGe)、氢气流量比(RH)、沉积功率和压强对a-SiGe薄膜光学带隙以及沉积速率的影响;分析了具有不同RGe的本征层对a-SiGe单结电池的影响;通过调节沉积参数制备出具有合适本征层带隙的高质量a-SiGe单结电池,实现在800 nm波长处的量子效率达到18.9;,同时填充因子(FF)也达到0.62.