氧化铝/氮化硅双层膜晶硅钝化的开尔文探针力显微镜研究

对晶体硅(c-Si)太阳能电池而言, 氧化铝(AlOx)是一种广泛使用的钝化材料, 因为它具有优异的沉积保形性和良好的钝化质量. 为了确保AlOx发挥其良好的钝化效果, 在沉积后退火并氢化处理是必不可少的. 通过在AlOx薄膜上沉积氢化氮化硅(SiNx:H)来实现氢化, 利用开尔文探针力显微镜研究了在不同热处理和氢化作用下, AlOx/SiNx:H双层薄膜功函数的变化, 并基于沉积薄膜所含氢与固定电荷展开了讨论. 发现钝化质量和功函数之间有相关性, 影响因素包括薄膜厚度、氢化与热处理顺序.     

B,P掺杂β-Si3N4的电子结构和光学性质研究

运用第一性原理方法, 计算了B, P两种元素单掺杂和共掺杂的β -Si₃N₄材料的电子结构和光学性质. 结果表明: B掺杂体系的稳定性更高, 而P掺杂体系的离子性更强; 单掺和共掺杂均窄化带隙, 且共掺在禁带中引入深能级, 使局域态增强; 单掺杂体系介电函数虚部、吸收谱和能量损失谱各峰均发生红移、幅值减小, 而共掺后介电函数虚部主峰出现蓝移、能量损失峰展宽、高能区电子跃迁大大增强, 且控制共掺杂的B, P比例可获得较低的带电缺陷浓度.     

Al_2O_3薄层修饰SiN_x绝缘层的IGZO-TFTs器件的性能研究

采用原子层沉积工艺(ALD)生长均匀致密的三氧化二铝(Al2O3)薄层对氮化硅(Si Nx)绝缘层进行修饰,研究了铟镓锌氧薄膜晶体管(IGZO-TFTs)器件的性能。当Al2O3修饰层厚度为4 nm时,绝缘层-有源层界面的最大缺陷态密度相比于未修饰器件降低了17.2%,器件性能得到显著改善。场效应迁移率由1.19 cm2/(V·s)提高到7.11 cm2/(V·s),阈值电压由39.70 V降低到25.37 V,1 h正向偏压应力下的阈值电压漂移量由2.19 V减小到1.41 V。     

聚乙烯醇及磷酸酯气相润滑下氮化硅的磨损特性研究

采用球－三盘磨损试验机在３７０℃，聚乙烯醇及磷酸三甲苯基酯气相润滑下研究了Ｓｉ３Ｎ４与Ｍ５０工具钢对磨时的磨损特性．结果表明：在气相润滑下聚乙烯醇可以有效地降低Ｓｉ３Ｎ４的磨损；在聚乙烯醇中添加少量的三甲苯基磷酸酯可以进一步降低Ｓｉ３Ｎ４的磨损．Ｘ射线光电子能谱分析发现，Ｓｉ３Ｎ４的摩擦表面形成了主要由元素碳、氧和磷组成的固体润滑膜，Ｓｉ３Ｎ４发生了氧化并生成了ＳｉＯ２和—ＳｉＮＯ等化合物，而三甲苯基磷酸酯则在摩擦过程中发生了降解．     

陶瓷人工关节的跑合和摩擦性能研究

研究３种生物陶瓷材料（氧化铝，氮化硅和碳化硅）在水中的跑合及其摩擦特性。结果表明：跑合前，氮化硅－氮化硅摩擦副的起始摩擦因数和稳态摩擦因数最高，碳化硅－碳化硅磨擦副的起始摩擦因数和稳态摩擦因数最低，跑合后，氧化铝－氧化铝摩擦副的稳态摩擦因数最高，碳化硅－碳化硅摩擦副的起始摩擦因数和稳态摩擦因数仍然最低。当摩擦副表面均加工到超光洁状态（表面粗糙度Ｒａ为纳米数量级）时，碳化硅－碳化硅摩擦副的摩擦性能最     

氮化硅陶瓷球与轴承钢的微动摩擦磨损特性与损伤行为研究

Si₃N₄陶瓷球具有高承载、轻质、减振降噪以及化学性质稳定等特点,作为滚动体广泛用于高速高精密轴承中. 针对轴承球与滚道间的微动摩擦磨损行为,以不同烧结工艺制备的具有不同烧结助剂配方的Si₃N₄陶瓷球为研究对象,开展其与轴承钢的微动摩擦磨损试验,分析比较了Si₃N₄陶瓷球烧结工艺和助剂配方对摩擦状态与损伤程度的影响. 结果表明:无润滑条件下,5AlEr和3AlY助剂配方的Si₃N₄陶瓷球具有更稳定的摩擦状态和更低的磨损程度;提高气压烧结温度可缓解微动损伤行为,降低损伤程度;热等静压工艺的引入虽然进一步缓解磨损行为,但总体减弱了Si₃N₄陶瓷球的耐磨性能,从而为轴承用Si₃N₄陶瓷球制备工艺的优化提供依据. 并进一步揭示了Si₃N₄陶瓷球摩擦损伤、剥落和疲劳裂纹的损伤行为与磨粒磨损、黏着磨损和疲劳损伤,以及摩擦化学反应相结合的损伤机制.      

Nonpolar a-plane light-emitting diode with an in-situ SiNx interlayer on r-plane sapphire grown by metal-organic chemical vapour deposition

We report on the growth and fabrication of nonpolar a-plane light emitting diodes with an in-situ SiN_x interlayer grown between the undoped a-plane GaN buffer and Si-doped GaN layer. X-ray diffraction shows that the crystalline quality of the GaN buffer layer is greatly improved with the introduction of the SiN_x interlayer. The electrical properties are also improved. For example, electron mobility and sheet resistance are reduced from high resistance to 31.6 cm²/(V·s) and 460 Ω/口 respectively. Owing to the significant effect of the SiN_x interlayer, a-plane LEDs are realized. Electroluminescence of a nonpolar a-plane light-emitting diode with a wavelength of 488nm is demonstrated. The emission peak remains constant when the injection current increases to over 20 mA.     

氮化硅陶瓷烧结微结构演化的同步辐射CT实时研究

利用同步辐射CT (SR-CT)技术, 在氮化硅陶瓷样品烧结过程中对其进行实时投影成像, 并应用滤波反投影算法和数字图像处理技术, 得到了样品在整个烧结过程中内部微结构演化的二维和三维重建图像, 实现了对陶瓷固相烧结过程实时、无损的观测. 通过重建图像清晰观测到了陶瓷样品在烧结三个阶段中颗粒接触、烧结颈形成、晶粒和气孔长大、气孔球化并收缩等烧结现象; 统计了样品在不同烧结时刻的孔隙率, 得到了孔隙率随烧结时间对数的变化曲线, 并根据曲线分析了样品在不同烧结时刻致密化速率的变化, 得到了烧结中期孔隙率和时间对数的线性关系. 实验的结果和现有烧结理论相吻合, 并为进一步完善烧结理论提供了有效的实验数据.     

富硅氮化硅／c—Si异质结中的电流输运机理研究

采用对靶磁控溅射方法在P型晶体硅（c—Si）衬底上沉积n型富硅氮化硅（SiNx）薄膜,形成了富硅SiNx／c—Si异质结．异质结器件呈现出较高的整流比,在室温下当V=4-2V时为1．3×10^3．在正向偏压下温度依赖的J—V特性曲线可以分为三个明显不同的区域．在低偏压区载流子的输运满足欧姆传输机理,在中间偏压区的电流是由载流子的隧穿过程和复合过程共同决定的,在较高偏压区的电输运以具有指数陷阱分布的空间电荷限制电流（SCLC）传输机理为主．     

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。