CVD金刚石膜研究近期进展与应用

简要地总结了ＣＶＤ金刚石膜技术近期研究与开发情况，讨论了金刚石膜工具的热学应用、光学应用及电子学的现状，芨发展趋势，金刚石膜工具的应用是近期具有最大市场的应用。但随首在沉积技术和异质外延技术的进一步突破，金刚石膜光学和电子学应用将比工具应用具有更加光明的市场前景。     

蓝宝石衬底上异质外延生长碳化硅薄膜的研究

报道了在蓝宝石(αAl2O3)衬底上采用atmosphericpressurechemicalvapor(APCVD)技术异质外延碳化硅薄膜材料的研究.通过引入ⅢⅤ族氮化物为中间的缓冲层,在C(0001)蓝宝石上成功地生长出SiC薄膜,经过四晶衍射分析,分别在3549°和7502°发现了6HSiC(0006)面和(00012)晶面族的对称衍射峰,显示SiC薄膜的晶体取向与(0001)面的衬底是相同的.扫描电子显微镜(SEM)的观察显示薄膜表面连续、光滑,不要利用二次离子质谱仪(SIMS)方法对生长膜层在纵 关键词： 碳化硅 外延生长 化学汽相淀积     

沟槽型发射极SiGe异质结双极晶体管新结构研究

提出了一种沟槽型发射极SiGe异质结双极晶体管新结构.详细分析了新结构中沟槽型发射极的引入对器件性能的影响,并对其机理进行研究.新型发射极结构通过改变发射极电流路径使电阻分区并联,在不增大结电容的前提下,有效减小发射极电阻,提高器件的频率特性.结果表明,新结构器件的截止频率和最大振荡频率分别增加至100.2 GHz和134.4 GHz,更重要的是沟槽型发射极结构的引入,在提高器件频率特性的同时,不会降低器件的电流增益,也不会增加结电容,很好实现了频率特性、电流增益和结电容之间的折中.对沟槽型发射极进行优化设计,改变侧墙高度和侧墙宽度.沟槽型发射极电阻不受侧墙高度改变的影响,频率性能不变;侧墙宽度增加,频率性能降低.     

沟槽型发射极SiGe异质结双极化晶体管新结构研究

提出了一种沟槽型发射极SiGe异质结双极化晶体管新结构. 详细分析了新结构中沟槽型发射极的引入对器件性能的影响,并对其机理进行研究. 新型发射极结构通过改变发射极电流路径使电阻分区并联,在不增大结电容的前提下,有效减小发射极电阻,提高器件的频率特性. 结果表明,新结构器件的截止频率和最大振荡频率分别增加至100.2 GHz和134.4 GHz,更重要的是沟槽型发射极结构的引入,在提高器件频率特性的同时,不会降低器件的电流增益,也不会增加结电容,很好实现了频率特性、电流增益和结电容之间的折中. 对沟槽型发射极进行优化设计,改变侧墙高度和侧墙宽度. 沟槽型发射极电阻不受侧墙高度改变的影响,频率性能不变;侧墙宽度增加,频率性能降低. 关键词： SiGe 异质结双极化晶体管 沟槽型发射极 发射极电阻     

含有本征SiGe层的SiGe异质结双极晶体管集电结耗尽层宽度模型

本文分别建立了含有本征SiGe层的SiGe HBT(异质结双极晶体管)集电结耗尽层各区域的电势、电场分布模型,并在此基础上,建立了集电结耗尽层宽度和延迟时间模型,对该模型进行了模拟仿真,定量地分析了SiGe HBT物理、电学参数对集电结耗尽层宽度和延迟时间的影响,随着基区掺杂浓度和集电结反偏电压的提高,集电结耗尽层延迟时间也随之增大,而随着集电区掺杂浓度的提高和基区Ge组分增加,集电结耗尽层延迟时间随之减小. 关键词： SiGe HBT 集电结耗尽层 延迟时间     

APCVD生长碳化硅薄膜中汽相结晶过程的研究

对宽禁带半导体材料碳化硅薄膜的常压化学汽相沉积(APCVD)异质外延技术进行了讨论.在SiC薄膜的生长过程中对Si/C原子比例的控制一直是影响薄膜表面形貌和膜层掺杂浓度的重要因素.针对水平卧式反应室,分析了生长过程中气流流速分布、反应室内温度分布以及反应气体浓度分布,指出"汽相结晶"过程对薄膜生长区Si/C比例有很大影响,从而影响了碳化硅薄膜的生长速率,非常好的解释了薄膜生长过程中出现的现象.     

光化学汽相沉积中光激活物质的理论解析

基于光激活物质空间迁移长度的概念,推导出方形反应空间中到达基片上单位面积的光激活物质总数的解析表达式,对光化学汽相沉积中淀积速率和基片位置的关系进行了模拟和分析。 模拟结果同实验结果符合良好。     

新型宽温区高热稳定性微波功率SiGe 异质结双极晶体管

宽温区大电流下的热不稳定性严重制约着功率SiGe 异质结双极晶体管 (HBT) 在射频和微波电路中的应用.为改善器件的热不稳定性, 本文利用SILVACO TCAD建立的多指功率SiGe HBT模型, 分析了器件纵向结构中基区Ge组分分布对微波功率SiGe HBT电学特性和热学特性的影响. 研究表明, 对于基区Ge组分为阶梯分布的HBT, 由于Ge组分缓变引入了少子加速电场, 使它与均匀基区Ge组分HBT相比, 具有更高的特征频率f_T, 且电流增益β和f_T随温度变化变弱, 这有利于防止器件在宽温区工作时电学特性的漂移.同时, 器件整体温度有所降低, 但器件各指温度分布均匀性较差.考虑多指HBT各发射极指散热能力存在差异, 在器件纵向结构设计为基区Ge组分阶梯分布的同时, 对其横向版图进行发射极指间距渐变结构设计, 用于改善器件各指温度分布的均匀性, 进而提高HBT的热稳定性.结果表明, 与基区Ge组分为均匀分布的等发射极指间距结构HBT相比, 新器件各指温度分布均匀性明显改善, f_T保持了较高的值, 且β和f_T 随温度变化不敏感, 热不稳定性得到显著改善, 显示了新器件在宽温区大电流下工作的优越性. 关键词： SiGe 异质结双极晶体管 Ge组分分布 发射极指间距渐变技术 热稳定性     

光窗口对SiGe/Si异质结光电晶体管光响应的影响

分析了不同光窗口位置和不同光窗口面积对SiGe/Si异质结光电晶体管(HPT)光响应特性的影响.光窗口位于发射区时,HPTs吸收路径长,会产生较多的光生载流子,在发射结界面产生较大的发射结光生电压,有利于发射结的电子注入,因此获得较大的集电极输出电流和光增益.当入射光波长为650 nm,集电极电压为2.0 V,光窗口面积为10μm×10μm时,SiGe/SiHPT的光增益最大可以达到9.24.光窗口位于基区时,在较大的入射光功率下,HPTs吸收区的光生载流子密度大,光生空穴发生快速驰豫的可能性增加,一定程度上缓解了空穴迁移率低对器件工作速度的限制,提高了光特征频率.当入射光波长650 nm,集电极电压2.0 V,光窗口面积为10μm×10μm时,SiGe/SiHPT的光特征频率可达16.75 GHz.对于能够获得更高光增益光特征频率优值的发射区光窗口SiGe/SiHPTs,当光窗口面积从3μm×10μm到50μm×10μm逐渐增加时,电子在发射结界面的有效注入面积增加从而光增益逐渐增大;同时发射结和集电结的结电容也随之增大,RC延迟时间增长,光特征频率却逐渐减小.光增益·光特征频率优值随着光窗口面积的增加而逐渐提高,但随着面积的增加,光增益·光特征频率优值提高的速率变慢,并有逐渐趋于饱和的趋势.     

能带工程对射频功率SiGe异质结双极晶体管热性能的改善

众所周知,基区"能带工程"可以改善Si_1-xGe _{x 基区异质结双极晶体管(HBT)的直流、频率和噪声等特性,但"能带工程"对HBT热学特性的影响的研究还很少。本文基于三维热电反馈模型,分析了"能带工程"对射频功率SiGe HBT热性能的影响。考虑到电流增益随温度的变化以及发射结电压负温度系数,给出了器件热稳定所需最小镇流电阻(REmin)的表达式,在此基础上给出了非均匀镇流电阻的设计,进一步提高了SiGe HBT的热稳定性 关键词： SiGe HBT Ge组分 热电反馈 镇流电阻}     

基区Ge组分分布对SiGe HBTs热学特性的影响

基区Ge组分的加入可以改善SiGe HBT的直流特性、 频率特性和噪声特性, 但Ge组分及其分布对HBT热学特性的影响报道还很少. 本文利用SILVACO半导体器件仿真工具, 建立了多指SiGe HBT模型, 对基区具有不同Ge组分梯度结构的SiGe HBTs的热学特性和电学特性的热稳定性进行了研究. 研究发现, 在Ge组分总量一定的条件下, 随着Ge组分梯度的增大, 器件的特征频率明显提高, 增益β和特征频率f_T随温度变化变弱, 器件温度分布的均匀性变好, 但增益变小; 而基区均匀Ge组分(Ge组分梯度为零) 的HBT的增益较大, 但随温度的变化较大, 器件温度分布的均匀性也较差. 在此基础上, 将基区Ge组分均匀分布和Ge组分缓变分布相结合, 提出了兼顾器件热学特性、 增益特性和频率特性的新型基区Ge组分分布- 分段分布结构. 结果表明, 相比于基区Ge组分均匀分布的器件, 新器件温度明显降低; β和f_T保持了较高的值, 且随温度的变化也较小, 显示了新结构器件的优越性. 这些结果对HBT的热学设计具有重要的参考意义, 是对SiGe HBT性能研究的一个补充.     

Improved high-frequency equivalent circuit model based on distributed effects for SiGe HBTs with CBE layout

In this paper, we present an improved high-frequency equivalent circuit for SiGe heterojunction bipolar transistors(HBTs) with a CBE layout, where we consider the distributed effects along the base region. The actual device structure is divided into three parts: a link base region under a spacer oxide, an intrinsic transistor region under the emitter window,and an extrinsic base region. Each region is considered as a two-port network, and is composed of a distributed resistance and capacitance. We solve the admittance parameters by solving the transmission-line equation. Then, we obtain the smallsignal equivalent circuit depending on the reasonable approximations. Unlike previous compact models, in our proposed model, we introduce an additional internal base node, and the intrinsic base resistance is shifted into this internal base node,which can theoretically explain the anomalous change in the intrinsic bias-dependent collector resistance in the conventional compact model.     

双波长InGaN/GaN多量子阱发光二极管的光电特性

为了实现高显色指数和流明效率的白光发光二极管,在（0001）蓝宝石衬底上利用金属有机化学气相沉积系统,生长了双波长发射的InGaN/GaN多量子阱发光二极管结构.通过对不同In组分含量的双波长发射发光二极管结构的光致发光和电致发光性能进行分析,结果表明In组分含量对双波长发射发光二极管的光致发光谱的稳定性及发光效率有重要影响.此外,用双蓝光发射的芯片来激发YAG:Ce荧光粉实现了高显色指数白光发射.     

Fabrication of High-Performance Dispersion Compensating Fiber by Plasma Chemical Vapor Deposition

In this paper, the dispersion compensating fiber (DCF) with figure of merit larger than 200 at 1550 nm has been fabricated by plasma chemical vapor deposition (PCVD). PCVD allows for a more precise and fine control of the refractive index. In addition, as the efficiency of PCVD is relatively much higher, DCFs can be fabricated faster with less material, which will reduce their cost.     

大电流密度碳纳米管场致发射阴极阵列的研制

 设计了一种由TiN，Al，Fe和牺牲层构成的堆栈式催化剂层结构，采用微波等离子体化学气相沉积法实现碳纳米管阵列高速笔直生长。SEM和TEM结果表明，生长出来的碳纳米管为典型的多壁碳纳米管，长度和直径均匀，排列整齐并垂直于基底，生长速率大于5 μm/min，晶格缺陷少。场致发射测试结果表明：碳纳米管的发射阵列具有良好的电流发射稳定性，最大电流密度大于6 A/cm2。紫外光电子能谱法（UPS）测试出碳纳米管的功函数为4.59 eV，则相应的场致发射陈列的场增强因子大于1 400。     

神经节苷脂的红外、紫外光谱分析及其多聚体结构的原子力显微镜观测

神经节苷脂(gangliosides, Gls)是一类含有唾液酸的酸性鞘糖脂,是神经细胞膜的重要组成成分,在生物膜中起着非常重要的生理作用。文章用红外光谱(IR)、紫外光谱(UV)、原子力显微镜(AFM)分别对以牛脑为原料,采用Folch萃取法、硅胶吸附柱层析和DEAE-SephadexA-25离子交换柱层析得到的神经节苷脂的分子官能团和多聚体结构进行了研究。实验结果表明,从100 g湿组织中获得产品为55.2 mg,纯度达62.84%,其紫外光谱吸收在195 nm处。通过红外光谱研究证明在提纯的产品结构中含有唾液酸分子的结构片段。利用原子力显微镜对其在水中的聚集体微观形貌进行了观察研究,发现神经节苷脂在水中呈清晰的纳米级球状或椭球状结构,经测定：神经节苷脂多聚体的大小在55～380 nm之间,平均大小为(148.9±66.7) nm;高度在1.0～5.0 nm之间,平均高度为(3.25±1.01) nm。该实验结果为神经节苷脂的生物活性研究以及作为神经类药物的开发利用提供了理论和实验依据。     

Texture structure and ablation behavior of TaC coating on carbon/carbon composites

TaC coatings with hybrid, (2 0 0) and (2 2 0) texture structure were prepared on carbon/carbon (C/C) composites by isothermal chemical vapor deposition with TaCl₅-Ar-C₃H₆ system. The residual stress, hardness and ablation behaviors of the different coatings were characterized by Raman spectra, nano-indentation and oxyacetylene flame ablation machine respectively. Results shown tensile stress exists in the TaC coatings and increases when texture orientation turns from hybrid to (2 2 0) and (2 0 0), while nano-indentation hardness of the coatings also obeys the same trend. The deposited coatings could improve the ablation-resistance properties of C/C composites effectively. The texture structure also had great effects on the ablation properties and ablation morphologies of the coatings. The mass ablation rate obviously decreases when the texture structure changes from hybrid orientation to (2 0 0) and (2 2 0) orientations. The hybrid orientation and (2 0 0) texture coatings exhibit coarse oxide morphologies with crater or some breakage existed; while the (2 2 0) texture coating shows dense, molten oxide morphology. The main ablation behaviors of the hybrid, (2 0 0) and (2 2 0) texture TaC coatings are oxidation and particle denudation and block denudation, oxidation and block denudation, oxidation and mechanical erosion and block denudation, respectively.     

不同波段紫外光对小牛胸腺DNA损伤的拉曼光谱研究

应用拉曼光谱分波段研究了紫外线对小牛胸腺DNA的损伤特性并对它们的作用特点进行了比较,得到了一个比较完整的紫外损伤机制。结果表明,紫外C(UVC)对DNA产生了全面的损伤,而紫外B(UVB)和紫外A(UVA)对DNA的损伤则具有选择性,其中UVB比UVA的作用速度快。在减少B型DNA构象方面,UVA和UVB似乎要比UVC强。在DNA各基团中,嘧啶碱基和脱氧核糖受损伤最为严重。较长时间的UVA或UVB照射后有光复性现象产生。实验结果部分支持环丁烷嘧啶二聚体(CPD)、6-4光产物(6-4PP)和Dewar异构体的形成。     

Surface modification of pitch-based spherical activated carbon by CVD of NH3 to improve its adsorption to uric acid

Surface chemistry of pitch-based spherical activated carbon (PSAC) was modified by chemical vapor deposition of NH₃ (NH₃-CVD) to improve the adsorption properties of uric acid. The texture and surface chemistry of PSAC were studied by N₂ adsorption, pH_PZC (point of zero charge), acid-base titration and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). NH₃-CVD has a limited effect on carbon textural characteristics but it significantly changed the surface chemical properties, resulting in positive effects on uric acid adsorption. After modification by NH₃-CVD, large numbers of nitrogen-containing groups (especially valley-N and center-N) are introduced on the surface of PSAC, which is responsible for the increase of pH_PZC, surface basicity and uric acid adsorption capacity. Pseudo-second-order kinetic model can be used to describe the dynamic adsorption of uric acid on PSAC, and the thermodynamic parameters show that the adsorption of uric acid on PSAC is spontaneous, endothermic and irreversible process in nature.     

基于LS-SVM紫外可见光谱检测水产养殖水体COD研究

采用紫外可见(ultraviolet/visible,UV/Vis)光谱技术对水体中有机物浓度的指标化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)进行快速检测,将收集到的135份水样进行UV/VIS波段全光谱扫描,应用Savitzky-Golay (SG)平滑算法,经验模态分解算法(empirical modedecomposition,EMD)和小波分析(wavelet transform,WT)对提取出的光谱数据进行去除噪声处理,为了简化模型,PLSR建模得到的6个潜在变量(LVs)作为偏最小二乘支持向量机(LS-SVM)的输入建立COD预测模型,LS-SVM模型的预测集决定系数r2为0.82,预测均方根误差RMSEP为14.82 mg·L-1。说明使用LVs作为LS-SVM建模输入,可以准确快速检测水产养殖水体中的COD含量,为将来实现水产养殖水质COD含量的在线检测以及其他水质参数的快速测定奠定了基础。