低温生长Cu(InGa)Se2薄膜吸收层的掺钠工艺研究

在柔性聚酰亚胺衬底上低温制备Cu(In,Ga)Se₂薄膜太阳能电池, Na的掺入会改善电池特性, 但不同的掺Na工艺对Cu(In,Ga)Se₂薄膜和器件特性的改善机理不同. 本实验通过对比前掺NaF和后掺NaF工艺发现, 在前掺Na工艺下, 由于Na始终存在于Cu(In,Ga)Se₂薄膜生长过程中, Na存在于多晶 Cu(In,Ga)Se₂ 薄膜晶界处, 起到了扩散势垒的作用, 导致晶粒细碎、加剧两相分离, 同时减小了施主缺陷的形成概率; 而在后掺Na工艺下, 掺入的Na对薄膜的结构及生长不产生影响, 仅仅起到了钝化施主缺陷、改善薄膜缺陷态的作用. 同时, 研究表明, 后掺Na工艺中, NaF必须依靠外界能量辅助才能扩散进Cu(In,Ga)Se₂内部, 实验结果证实, 只有衬底温度达到350 ℃以上时, 掺入的NaF才能较好地改善薄膜特性. 最终经掺Na工艺的优化, 得到低温工艺制备的柔性聚酰亚胺衬底器件效率达10.4%.     

MOS系统中钠离子的运动模型

一、引 言 为了解决半导体硅器件特别是MOS器件的稳定性问题,从六十年代中期开始,对MOS系统中由于可动离子沾污而引起的不稳定性问题,进行了大量的工作.研究结果表明,Na ,K ,Li 及F-等在二氧化硅层中都是可以移动的[1,2].在实际半导体硅器件中沾污最严重,对器件特性影响最大的是Na . 为了进一步控制钠离子沾污对器件特性的影响,人们用不同的电学测量方法[3]从各种不同角度对钠离子在氧化层中的运动规律进行了广泛的研究.各人提出了各自的模型,用以解释自己的实验结果.由钠离子运动的瞬态特性的测量,已提出了钠离子在氧化层中的运动主要…     

SiO2防离子反馈膜的制备及其性能

防离子反馈膜是一种覆盖在微通道板输入端的Al2O3或SiO2连续超薄膜,该膜对延长微光像管的使用寿命具有重要的作用。首先采用射频磁控溅射方法在0.5～1μm的有机载膜上制备Si薄膜,然后在4～6Pa氧气下放电使其贴敷到微通道板上,同时使Si膜氧化和有机载膜分解,最后在微通道板输入面上形成满足设计要求的SiO2防离子反馈膜。该制膜方法工艺稳定,重复性好,成品率超过90%。给出了有、无薄膜时微通道板的电子透过特性曲线和膜层厚度与死电压间关系曲线。对相同厚度为5nm的SiO2和Al2O3防离子反馈膜的电子透过特性进行了分析和比较,得出了SiO2比Al2O3薄膜对电子透过稍好,相应的死电压分别为220V和255V的结论。结合对膜层电子透过和离子阻止特性的综合分析可以看出,SiO2也是制作微通道板防离子反馈膜较为理想的材料之一。为了定量表征微通道板防离子反馈膜的离子阻止能力,最后指出了防离子反馈膜离子透过率的测量是今后该项研究工作的当务之急。     

FeCoB-SiO2磁性纳米颗粒膜的微波电磁特性

采用交替沉积磁控溅射工艺制备了超薄多层的FeCoB SiO2 磁性纳米颗粒膜 .利用x射线衍射仪、扫描探针显微镜、透射电子显微镜分析了薄膜的微结构和形貌特征 .采用振动样品磁强计、四探针法、微波矢量分析仪及谐振腔法测量薄膜试样的磁电性能和微波复磁导率 .重点对SiO2 介质相含量、薄膜微结构对电磁性能产生重要影响的机理做了分析和探讨 .结果表明 :这类FeCoB SiO2 磁性纳米颗粒膜具有良好的软磁性能和高频电磁性能 ,2GHz时的磁导率 μ′高于 70 ,可以应用于高频微磁器件或微波吸收材料的设计     

离子导体薄膜

最近十几年来,发现了一些离子电导率很高的固体材料即超离子导体或快离子导体.然而与液体电解质相比,其离子电导率仍然很低.为了克服这个缺点,在探索电导率更高的离子导体新材料的同时,也开展了离子导体薄膜的研究.本文综述了离子导体薄膜的研究情况. 一、薄膜生长和物理性质1.衬底 通常将薄膜制备在衬底上,以获得适当的机械强度.因而衬底材料的选择和处理就是离子导体薄膜研究中的重要问题. 在离子导体薄膜器件中通常有几个薄膜叠在一起,除了原始衬底外,每一层薄膜又成为下一层的衬底,这样就涉及到膜与衬底和膜与膜之间的相互作用.薄膜与衬…     

Er离子注入的富硅SiO2MOS-LED的可见和红外电致发光特性

通过Er离子和Si离子注入并结合高温退火制备了Er掺杂的富硅SiO2薄膜以及ITO/SiON/富硅SiO2:Er/Si MOS结构电致发光器件.研究了富Si浓度的变化对Er3+离子掺杂的电致发光器件的发光性能和传导特性的影响.发现不同Si含量对Er3+离子的不同能级的电致发光会产生不同作用.在富Si量小于5％的条件下,...     

SiO2溶胶及其静电自组装薄膜的制备

采用HCl催化、NH3 ·H2 O催化、HCl与NH3 ·H2 O分步催化三种途径制备了SiO2 胶体 ,用透射电镜观察了胶体粒子的形貌 .用静电自组装 (ESAM)法制备了聚电解质PDDA与SiO2 胶体粒子的有机 /无机复合光学薄膜 .实验结果表明 ,用HCl催化制备的SiO2 透明溶胶不适合于用ESAM法制备薄膜 ,用HCl与NH3 ·H2 O分步催化以及用NH3 ·H2 O单独催化制备的SiO2 胶体适合于用ESAM法制备光学薄膜 .薄膜的透射电镜微观察结果表明 ,以HCl与NH3 ·H2 O分步催化的SiO2 胶体制备的PDDA/SiO2 薄膜为连续结构 ,NH3 ·H2 O单独催化的为颗粒堆积 .研究了薄膜透光率与薄膜层数的关系 ,考察了薄膜的机械强度 .结果显示 ,以NH3 ·H2 O单独催化的SiO2 胶体制备的光学薄膜的增透效果较好 ,但耐机械擦伤强度较弱     

双离子束溅射中红外SiO2薄膜热稳定性研究

通过双离子束溅射方法在蓝宝石、硅衬底上制备了单层SiO2薄膜,分析了SiO2薄膜残余应力、表面形貌、微观结构以及光学性能(可见-近红外0.4~1.2 μm和中红外3~5 μm波段)在400 ℃~1 000 ℃温度范围内的演化规律.研究结果表明:在400 ℃附近,SiO2薄膜残余应力存在局部极小值;SiO2薄膜光学性能的演化与膜层表面质量、内部残余应力及微观结构变化密切相关;经1 000 ℃高温处理后,蓝宝石窗口表面SiO2薄膜红外透射性能仍能保持很好的稳定性,且膜层表面没有出现显著的气泡、开裂等损伤形貌.该研究结果可为恶劣环境下光学窗口头罩表面薄膜系统的设计提供指导.     

硅基掺铒二氧化钛薄膜发光器件的电致发光:共掺镱的增强发光作用

在我们以前的工作(Zhu C, Lü C Y, Gao Z F, Wang C X, Li D S, Ma X Y, Yang D R 2015 Appl.Phys.Lett.107 131103)中,利用掺铒(Er)二氧化钛薄膜(TiO_2:Er)作为发光层,实现了基于ITO/TiO_2:Er/SiO_2/n~+-Si结构的发光器件的Er相关可见及近红外(约1540 nm)电致发光.本文将镱(Yb)共掺入TiO_2:Er薄膜中,显著增强了Er相关可见及近红外电致发光.研究表明,一定量Yb的共掺会导致TiO_2:Er薄膜由锐钛矿相转变为金红石相,从而使得Er~(3+)离子周围晶体场的对称性降低.此外,Yb~(3+)离子比Ti~(4+)离子具有更大的半径,这使TiO_2基体中Er~(3+)离子周围的晶体场进一步畸变.晶体场的对称性降低及畸变使得Er~(3+)离子4f能级间的跃迁概率增大.由于上述原因,Yb在TiO_2:Er薄膜的共掺显著增强了相关发光器件的电致发光.     

煤中钠元素赋存形态对亚微米颗粒物形成的影响研究

将原煤通过三步化学提取实验(水洗,NH_3OAc洗,HCl洗),然后通过浸溶实验(Impregnation Experiment),将煤中羧基(-COOH)中的H离子置换成Na离子.并将原煤、提取实验后煤和浸溶实验后的三种煤样在沉降炉中热解和燃烧,研究煤中钠的有机/无机赋存形态对其气化特征和亚微米颗粒物形成的影响.实验结果发现:提取实验后的煤样,Na元素大部分以硅酸盐形式存在,两种煤在沉降炉中的热解结果表明以硅酸盐形式存在于煤中的钠元素很难气化.浸溶实验后的煤样中,Na元素大部分以羧酸(COO-Na)的形式存在,两种煤在沉降炉中的热解实验结果表明以有机结合态存在于煤中的钠元素非常易气化.Na元素赋存形态对其燃烧过程中气化有重要影响,最终表现在亚微米颗粒物中的含量上.     

Tb3+和Na2WO4共掺杂SiO2材料的制备及其发光性质

通过溶胶-凝胶技术制备了稀土离子Tb3 和Na2WO4共掺杂的SiO2材料,利用DTA-TG,IR,XRD等测试手段研究了材料的结构。材料属于非晶态,800℃退火后Tb3 和Na2WO4共掺杂样品的主要结构为SiO2的网状结构。通过三维荧光光谱,荧光激发光谱和发射光谱,分析探讨了Na2WO4对掺稀土离子的SiO2体系发光性质的影响。结果显示,在230nm激发下,样品显示Tb3 的5D4—7Fj(j=4,5,6)和5D3—7Fj(j=4,5,6)发射光谱,在紫外灯的照射下,发射均匀的蓝绿色荧光,说明样品掺杂均匀且分散性较好。Na2WO4的掺入,并不影响Tb3 在SiO2基质中的发射峰的主要位置,但对发光强度有很大的影响,敏化了5D4—7F6蓝色跃迁而猝灭了5D4—7F5绿色跃迁,使材料发射蓝绿色荧光。文章通过所得的能级图,对样品的跃迁机理进行了分析。     

微尺度薄膜热导率测试技术

随着器件尺寸进入到微 /纳米尺度 ,其热物性与体材料相比有了很大差别。在器件热性能和可靠性研究过程中 ,对热导率的测量成为了关键技术之一。本文概述了SiO2 、SiNx、金刚石等薄膜在微小型器件中的用途及其热导率测试技术的发展 ,并进一步总结了用于薄膜热导率测量的常用方法     

催化剂对制备SiO_2减反膜的影响

以正硅酸乙酯(TEOS)为有机硅源,乙醇为溶剂,NH3.H20和HCl为催化剂,采用溶胶-凝胶技术,通过调节催化剂控制SiO2纳米颗粒尺度,然后在玻璃上用旋涂法镀膜并对其进行热处理,制备低折射率SiO2减反膜.分别采用椭偏仪和扫描电镜对所制备减反膜的结构、物性进行研究,研究不同性质和剂量的催化剂对薄膜结构、折射率的影响.结果表明:通过控制适量的碱酸催化剂可以制备出低折射率多孔结构的SiO2太阳电池减反膜.     

SiO2静电自组装增透膜光学性质的研究

采用HCl与NH3@H2O分步催化制备了SiO2胶体,在同一终点pH值下可得到不同的粒度.用静电自组装法制备了PDDA/SiO2有机/无机多层复合光学增透薄膜.用TEM测试了薄膜的微观结构,用721分光光度计监测了薄膜的透射率,研究了薄膜的光学性能随薄膜层数及波长的变化.     

微尺度薄膜热导率测试技术

随着器件尺寸进入到微／纳米尺度，其热物性与体材料相比有了很大差别。在器件热性能和可靠性研究过程中，对热导率的测量成为了关键技术之一。本文概述了SiO2、SiNx、金刚石等薄膜在微小型器件中的用途及其热导率测试技术的发展，并进一步总结了用于薄膜热导率测量的常用方法。     

TiO2和SiO2薄膜应力的产生机理及实验探索

对最常用的TiO2和SiO2薄膜应力, 包括应力模型、应力测试方法和不同实验条件下的应力测试结果作了研究.基于曲率法模型,对TiO2和SiO2单层膜和多层膜进行了实验测试,得到了一些有价值的结果,特别是离子辅助淀积和基板温度等工艺参数对薄膜应力的影响.提出了薄膜聚集密度是应力的重要因素,低聚集密度产生张应力,而高聚集密度产生压应力.在多层膜中通过调节工艺参数,适当地控制张应力或压应力,可使累积应力趋向于零.     

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...     

Si在水汽中氧化传质机制的H218O/H216O同位素示踪研究

采用同位素H216O/H218O接续氧化同位素示踪方法,研究了单晶硅在1100 ℃水汽中氧化的微观传质机制.在H216O,H218O分别氧化和H216O/H218O接续氧化处理后,研究氧化产物形态和结构.并用二次离子质谱仪(SIMS)研究了同位素16O和18O在氧化膜中浓度分布.结果表明H2O蒸汽中氧化产物为非晶态SiO2.H216O/H218O接续氧化后,16O与18O在氧化膜中呈渐次梯度分布,表明Si在水汽中的氧化传质机制为替位扩散机制.     

多孔TiO2/Al/SiO2纳米复合结构的紫外光吸收特性研究

在SiO2玻璃衬底上用脉冲激光沉积(PLD)技术,分别沉积Ti和Ti/Al膜,经电化学阳极氧化成功制备了多孔TiO2/SiO2和TiO2/Al/SiO2纳米复合结构.其中TiO2薄膜上的微孔阵列高度有序,分布均匀.实验研究了Al过渡层对多孔 TiO2薄膜光吸收特性的影响.结果表明:无Al过渡层的多孔 TiO2薄膜其紫外吸收峰在270 nm处.且峰强不随阳极氧化工艺参数调节;而有Al过渡层的多孔TiO2薄膜其紫外吸收峰红移至293 nm处,峰强和峰形不仅受阳极氧化电压调节而且受Al过渡层厚度的影响也很敏感.进一步分析了两种结构在吸收边附近的光跃迁特性.这些结果对基于多孔 TiO2的光伏电池和紫外光传感器的应用研究非常有益.     

Mn和N共掺ZnO稀磁半导体薄膜的研究

使用对Zn₂N₃:Mn薄膜热氧化的方法成功制备了高含N量的Mn和N共掺ZnO的稀磁半导体薄膜.在没有N离子共掺的情况下,ZnO:Mn薄膜的铁磁性非常微弱;如果进行N离子的共掺杂,就会发现ZnO:Mn薄膜在室温下表现出非常明显的铁磁性,饱和离子磁矩为0.23 μ_B—0.61 μ_B.这说明N的共掺激发了ZnO:Mn薄膜中的室温铁磁性,也就是受主的共掺引起的空穴有利于ZnO中二价Mn离子的铁磁性耦合,这和最近的相关理论研究符合很好. 关键词： 磁性半导体 受主掺杂 空穴媒介的铁磁性