纳米硅薄膜

非晶态硅薄膜是当前重要的人工功能材料,它具有亚稳态结构,具有一系列不同于晶态硅的特征.十余年来,用非晶硅薄膜材料已研制成各种类型的非晶态半导体新器件[1].然而,由于这种材料本身还存在一些弱点,如结构上的亚稳状态及不稳定性,工艺上不易做到很好的重复,有较强的光感生效应及热不稳定性;迁移率及载流子寿命远低于晶态硅等,因而它的进一步开发和应用受到了限制. 如何改进非晶硅薄膜材料的性能、质量以及寻求提高迁移率、载流子寿命这些重要参数是当务之急.近几年,国外不少研究工作又重新回到探索和改进非晶硅薄膜材料性能上来,从薄膜沉…     

纳米硅薄膜退火特性

对使用等离子体增强化学汽相沉积(PECVD)法在不同淀积条件下制备的非晶硅(a-Si:H)、微晶硅(μc-Si:H)和纳米硅(nc-Si:H)薄膜在200—600℃温度范围进行常规退火研究。用共振核反应技术测量了样品中氢含量C_H值及退火对氢含量及其分布的影响。通过室温下对暗电导率的测量得到退火对nc-si:H薄膜电导率的影响,并与a-Si:H,μc-Si:H薄膜的退火行为作了比较。使用紫外/可见/近红外分光光度计对样品透射率进行了测量,分析计算得到了退火温度T_a与ac-Si:H薄膜光学带隙E_g~(o 关键词：     

纳米硅薄膜的低温电输运机制

在很宽的温度范围(500—20K)研究了本征和不同掺磷浓度的纳米硅薄膜的电输运现象.发现 原先的异质结量子点隧穿(HQD)模型能很好地解释薄膜在高温下(500—200K)的电导曲线,但 明显偏离低温下的实验值.低温电导(100—20K)具有单一的激活能W,并与k_BT值 大小相当(W～1—3k_BT),呈现出Hopping电导的特征.对HQD模型做了修正,认为 纳米硅同时存在两种输运机制：热激发辅助的电子隧穿和费米能级附近定域态之间的Hoppin g电导.高温时(T 关键词： 纳米硅薄膜 低温电导 电输运     

磷掺杂纳米硅薄膜的研制

用PECVD薄膜沉积方法,成功地制备了磷掺杂纳米硅(nc-Si:H(P))薄膜.用扫描隧道电镜(STM)、Raman散射、傅里叶变换红外吸收(FTIR)谱、电子自旋共振(ESR)、共振核反应(RNR)技术对掺磷纳米硅进行了结构分析,确认了样品的微结构为纳米相结构.掺磷后膜中纳米晶粒的平均尺寸d减小,一般在25—45nm之间,且排列更加有序.掺磷nc-Si:H膜具有较高的光吸收系数,光学带隙在173—178eV之间,和本征nc-Si:H相同.掺杂nc-Si:H薄膜电导率在10^-1关键词：     

纳米硅薄膜的生长动力学与计算机模拟

氢化纳米硅(nc-Si:H)薄膜由于其具有奇异的结构和独特的性质,而引起广泛的关注.本文在等离子体增强化学气相淀积(PECVD)系统中,以高纯H₂高度稀释SiH₄为反应气体源,在射频和直流双重功率源的激励下制备成功具有纳米结构的nc-Si:H薄膜.利用高分辨率电子显微镜(HREM)、Raman散射谱(RSS)、扫描隧道电子显微镜(STM)等实验技术对nc-Si:H薄膜样品作了研究.基于对薄膜制备过程的动力学分析,提出nc-Si:H薄膜的分形生长模型:扩散与反应限 关键词：     

纳米硅薄膜的光致发光特性

用等离子体增强化学汽相淀积法系统制备了发光纳米硅(nc-Si∶H)薄膜.讨论了晶粒尺寸和表面结构对光致发光(PL)谱的影响.用量子限制-发光中心模型解释了nc-Si∶H的PL.研究了PL谱的温度特性.温度从10K上升到250K，PL峰值红移了54meV，且PL强度衰减了两个数量级. 关键词：     

含纳米硅微粒的富硅二氧化硅的蓝色薄膜交流电致发光

用磁控射频反应溅射制备了含纳米硅微粒的富硅ＳｉＯ２薄膜并获得蓝色的交流薄膜电致发光，通过热退火结合喇曼散射等手段判定蓝色发光谱带与富硅ＳｉＯ２薄膜的纳米硅晶粒有关。     

PECVD纳米晶粒硅薄膜的可见电致发光

在用等离子体增强化学汽相淀积的嵌有纳米晶粒硅薄膜中观测到电致发光．发光谱处在500—800nm之间，它有两个分别位于630—680nm和730nm附近的峰，两个峰的强度与薄膜的电导率有密切关系．根据这种材料的结构特性对载流子的传导通道进行了讨论，并且对发光机制进行了初步解释 关键词：     

纳米硅薄膜光吸收谱的研究

用恒定光电导法测量了纳米硅(其晶粒尺寸为3-5nm,晶态成分比X_c为45％—50％)薄膜在0.9—2.5eV范围的光吸收谱。分析了在不同光子能量范围可能存在的对光电导作主要贡献的几种光跃迁过程,以及随着X_c的增加,材料由非晶、微晶转变为纳米硅薄膜时光吸收谱的变化。发现纳米硅晶粒之间的界面区(平均厚度约为1nm)中载流子的跃迁及传输过程对整个范围的光吸收谱起主导作用。联系纳米硅的这种特殊结构解释了有关实验结果。 关键词：     

纳米硅结构薄膜光致发光的温度依赖特性

综合考虑纳米硅结构薄膜的特殊性质,如量子限制效应、光学带隙和光跃迁振子强度对纳米硅粒径的依赖特性以及光学带隙和光辐射的温度依赖特性等,给出了一个解析表达式来分析具有一定粒径分布的纳米硅结构薄膜的光致发光(PL)强度分布,其中选取了两种纳米硅的粒径分布,即高斯分布和对数正态分布。结果表明,随着平均粒径和粒径分布偏差的减小,纳米硅薄膜的PL谱峰蓝移。随着环境温度的升高,纳米硅结构薄膜的PL谱峰红移且相对发光强度减弱。纳米硅结构薄膜光辐射拟合的结果与实验数据的比较分析表明,该模型能够很好地解释纳米硅结构薄膜在不同温度下的PL特性。     

热丝法制备纳米晶硅薄膜结构及沉积机制的研究

用热丝法制备了纳米晶硅薄膜．通过Raman散射谱及X射线谱，系统地研究了沉积气压P_g、高H₂稀释及衬底与钨丝之间距离对沉积速率、纳米硅薄膜的形成和结构等的影响．计算了沉积过程中的温度场分布．讨论了沉积过程中反应基元的输运和相关的气相反应，以及H在薄膜生长中的作用，由此分析了沉积参量对薄膜结构的影响，得到了与实验相一致的结果． 关键词：     

NMR STUDIES OF HYDROGEN MICROSTURUCTURES IN HYDROGENATED AMORPHOUS SILICON FILMS

Four kinds of a-Si: H films deposited in the PECVD system with different T_s are studied by ¹H NMR technique. Direct evidence is given to confirm hydrogen atoms in the diluted and clustered phases. The local bonding configurations for hydrogen and the density of dangling bonds are analyzed by ESR and infrared absorption spectroscopy. The behaviour of hydrogen in a-Si; H films is discussed.     

PROPERITES OF HYDROGENATED AMORPHOUS SILICON CARBIDE FILMS IRRADIATED BY EXCIMER PULSE LASER

A series of hydrogenated amorphous silicon carbide film (a-SiC:H) were prepared by rf plasma-enhanced chemical vapor deposition method. The optical band gap(E^opt_g) of the films can be extended to 2.6eV. The as-deposited alma were then irradiated by a KrF excimer laser. During the irradiation process, hydrogen escaped out of the films, and the structure of the films was changed from an amorphous phase to mixed phases of nanocrystallites of silicon and amorphous silicon carbide. The room-temperature dark conductivity of the laser irradiated films is 6-7 orders of magnitude larger than that of the as-deposited films, which was attributed to the modification of the conductivity mechanism resulting from the structural change.     

掺杂纳米硅薄膜中电子自旋共振研究

研究了掺杂纳米硅薄膜(nc∶Si∶H)中的电子自旋共振(ESR)及与之相关的缺陷态.样品是用等离子体增强化学气相沉积方法制成,为两相结构,即纳米晶粒镶嵌于非晶本体之中.对掺磷的nc-Si∶H样品,测量出其ESR信号的g值为1.9990—1.9991,线宽ΔH_pp为(40—42)×10^-4T,ESR密度Nss为10¹⁷cm^-3数量级.对掺硼的nc-Si∶H样品,其ESR信号的g值为2.0076—2.0078,ΔH_{关键词： 纳米硅薄膜 微结构 电子自旋共振}     

氢化非晶硅薄膜退火形成的纳米硅及其光致发光

本文报道对氢化非晶硅(a-Si:H)薄膜在600～620℃温度下快速退火10s可以形成纳米晶硅(nc-Si),其Raman散射表明,在所形成的nc-Si在薄膜中的分布是随机的,直径在1.6～15nm范围内,并且在强激光辐照下观察了nc-Si在薄膜中的结晶和生长情况.经退火所形成的nc-Si可见光辐射较弱,不能检测到它们的光致发光(PL),但用氢氟酸腐蚀钝化后则可检测到较强的红PL,并且钝化后的nc-Si在空气中暴露一定的时间后,其辐射光波长产生了蓝移.文中就表面钝化和量子限制对可见光辐射的重要性作了讨论.     

沉积温度对含氢非晶碳膜电学性质的影响

用苯作为源气体,使用微波电子回旋共振(ECR)等离子体气相沉积法在不同温度下制备了含 氢非晶碳薄膜,研究了沉积温度对薄膜的直流电阻率、击穿场强的影响,发现它们与沉积速 率密切相关.测量了薄膜的含氢量与Raman谱,利用Angus等人提出的随机共价网络模型对结果 作了分析. 关键词： 非晶碳薄膜 ECR等离子体化学气相沉积 直流电阻     

单晶硅薄膜法向热导率分子动力学研究

采用非平衡分子动力学方法（NEMD）研究了平均温度为 500K、厚度为 2～32nm的单晶硅薄膜的法向热导率。模拟结果表明,薄膜热导率显著低于对应温度下的体硅单晶的实验值,并随膜厚度减小以接近线性的规律减小。用声子气动力论模型的分析结果与NEMD模拟相一致,表明纳米单晶硅薄膜中声子平均自由程显著减小。     

关于多层超薄共格结构的导电性质

实验表明Nb/Ti多层超薄共格结构有特殊导电行为。我们认为这种行为反映了这类人工材料的超晶格能带结构特性。随着超晶格周期变小,它由金属的性质向半导体或半金属的性质过渡。超晶格调制使多层超薄共格结构中的电子态分为扩展的和在调制方向定域性很强的两种;它们在沿调制方向具有相差很大的有效质量。我们分别考虑两类电子态的贡献,计算了电阻率和电阻温度系数随超晶格周期的变化,结果显示出实验观察的行为。 关键词：