多晶硅/氧化硅界面的二次离子质谱分析

利用二次离子质谱仪对多晶硅/氧化硅界面进行分析,发现多晶硅/氧化硅界面不是突变的,而存在着一个过渡区;根据多晶硅薄膜的成核理论,分析该过渡区形成的物理起源和机理,并利用"氧化层电导"模型,定量分析过渡区对器件栅氧化层电导的影响.     

Er,O离子共注入GaAs的二次离子质谱的研究

在Ⅲ－Ⅴ族半导体ＧａＡｓ外延层上共注入Ｅｒ和Ｏ离子（ＧａＡｓ：Ｅｒ，Ｏ）．经面对面优化退火后，光致发光（ｐｈｏｔｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ－ＰＬ）谱中观测到对应Ｅｒ３＋第一激发态到基态４Ｉ１３／２－４Ｉ１５／２跃迁，其相对强度较单注入Ｅｒ的ＧａＡｓ（ＧａＡｓ：Ｅｒ）增强１０倍，且谱线变窄．从二次离子质谱（ＳｅｃｏｎｄａｒｙＩｏｎＭａｓＳｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ－ＳＩＭＳ）和卢瑟福背散射实验给出退火前后Ｅｒ在ＧａＡｓ：Ｅｒ样品中的剖面分布．ＳＩＭＳ测量分别给出Ｏ注入前后Ｅｒ和Ｏ在ＧａＡｓ：Ｅｒ，Ｏ中的深度剖面分布，分析表明Ｅｒ和Ｏ共注入后形成光学激活有效的发光中心．     

二次离子质谱分析在半导体材料与器件工艺中的应用

本文简要总结国家表面物理实验室五年以来,尤其是近年来用O_2源与Cs源二次离子质谱的半导体分析工作,介绍了Si和GaAs材料中O杂质与掺杂元素离子注入浓度分布、热处理后掺杂元素重新分布、辐照感生扩散增强效应、半导体超晶格和量子阱器件及δ掺杂的SIMS分析等四个典型的应用实例,说明了SIMS的重要性,同时提出了在应用SIMS数据时必须注意的几个问题.     

二次离子质谱技术在砷化镓工艺中的应用

砷化镓工艺过程中出现的问题往往与杂质的分布有关，二次离子质谱技术是研究各种成分的三维分布的主要测试方法之一，由于其自身的特点使其成为分析器件失效原因的最有效的检测手段。利用SIMS技术对砷化镓材料、离子注入、外延生长、光刻、欧姆接触形成、肖特基势垒形成及钝化等工艺中出现的典型问题进行了研究分析，找出了失效原因，为改进工艺提供了依据。     

二次离子质谱技术在砷化镓工艺中的应用

砷化镓工艺过程中出现的问题往往与杂质的分布有关 ,二次离子质谱技术是研究各种成分的三维分布的主要测试方法之一 ,由于其自身的特点使其成为分析器件失效原因的最有效的检测手段。利用 SIMS技术对砷化镓材料、离子注入、外延生长、光刻、欧姆接触形成、肖特基势垒形成及钝化等工艺中出现的典型问题进行了研究分析 ,找出了失效原因 ,为改进工艺提供了依据。     

金掺杂HgCdTe气相外延生长及二次离子质谱研究

通过气相外延技术生长了Au掺杂的Hg1-xCdxTe薄膜材料。利用傅里叶光谱仪和金相显微镜对外延材料进行了表征。通过二次离子质谱(Secondary Ion Mass Spectroscopy, SIMS)技术分析了Au在Hg1-xCdxTe外延层以及CdZnTe衬底中的纵向分布趋势。利用SIMS技术还分析了I、II族和VI、VII族杂质在Hg1-xCdxTe外延层以及CdZnTe衬底中的纵向分布趋势,发现衬底和外延层的过渡区具有吸杂作用。研究结果对提高探测器的性能具有指导意义。     

红外半导体材料SIMS分析研究

介绍了二次离子质谱仪(Secondary Ion Mass Spectrometer, SIMS)的基本原理及其在焦平面红外半导体材料和器件制备工艺中发挥的重要作用。通过对掺砷碲镉汞和CdTe/InSb材料进行SIMS测试,研究了不同离子源和一次束流大小对测试结果的影响,为后续SIMS分析技术在红外探测器材料的进一步研究奠定了基础。     

Analysis of V/III incorporation in nonstoichiometric GaAs and InP films using SIMS

Using secondary ion mass spectrometry (SIMS), we have investigated the excess group V content in GaAs and InP films grown by molecular beam epitaxy at low temperature. Using the inherent depth profiling capability of SIMS, we investigated the V/III ratio in films grown at nominally constant temperatures and also in films grown with stepped temperature profiles. Thickness profiles of the V/III ratio show the effects of intentional temperature changes and of an unintentional drift in the actual substrate temperature during growth. The ability to measure as little as 0.1% excess As and about 0.2% excess P indicates excellent measurement resolution. SIMS analysis is also used to identify a narrow growth temperature range over which InP can be grown with appreciable nonstoichiometry yet remain monocrystalline.     

氮化对蓝宝石衬底上AlGaN/GaN异质结

研究了不同氮化条件对蓝宝石衬底上生长的AlGaN/GaN异质结材料特性的影响。研究表明,随着氮化过程NH₃流量的增大,GaN外延层的晶体质量得到了改善,GaN内应力释放,但是AlGaN/GaN异质结构中二维电子气的迁移率有所恶化。讨论了上述现象出现的原因。     

Decomposition of Trace Li2CO3 During Charging Leads to Cathode Interface Degradation with the Solid Electrolyte LLZO

A major challenge for lithium-containing electrochemical systems is the formation of lithium carbonates. Solid-state electrolytes circumvent the use of organic liquids that can generate these species, but they are still susceptible to Li₂CO₃ formation from exposure to water vapor and carbon dioxide. It is reported here that trace quantities of Li₂CO₃, which are re-formed following standard mitigation and handling procedures, can decompose at high charging potentials and degrade the electrolyte–cathode interface. Operando electrochemical mass spectrometry (EC–MS) is employed to monitor the outgassing of solid-state batteries containing the garnet electrolyte Li₇La₃Zr₂O₁₂ (LLZO) and using appropriate controls CO₂ and O₂ are identified to emanate from the electrolyte–cathode interface at charging potentials > 3.8 V (vs Li/Li⁺). The gas evolution is correlated with a large increase in cathode interfacial resistance observed by potential-resolved impedance spectroscopy. This is the first evidence of electrochemical decomposition of interfacial Li₂CO₃ in garnet cells and suggests a need to report “time-to-assembly” for cell preparation methods.     

两种离子束方法制备Cr膜的分析研究

在室温下,采用离子束溅射同时经100 keV Ar 离子轰击的动态离子束混合技术和采用离子束溅射技术这两种方法制备Cr膜,并用XPS,SEM及AES对薄膜的结构、表面形貌、薄膜与基体附着力的影响等进行分析对比。结果表明,与离子束溅射技术制备的Cr膜相比较,动态离子束混合技术制备的Cr膜表面平滑,膜致密呈无气隙的柱状结构,且薄膜元素与基体元素混合形成的组分过渡层较宽,因而有效地提高了Cr膜的附着力。     

Cr/Cu/Al/Cr薄膜电极的防氧化性能

采用Al作为Cu导电层的主要防氧化保护层,在普通浮法玻璃上利用磁控溅射和湿法刻蚀技术制备Cr/Cu/Al/Cr复合薄膜及其电极,研究不同的热处理温度对复合薄膜及其电极的结构、表面形貌和导电性能的影响。由于有Al层作为保护层,在热处理过程中,Al先与穿过Cr保护层的氧进行反应,从而可以更有效地保护Cu膜层在较高的温度下不被氧化,所制备的薄膜在经过600℃的热处理之后仍然具有较好的导电性能。而对于Cr/Cu/Al/Cr电极,侧面裸露的金属层在热处理过程中的氧化是其导电性能逐渐下降的主要原因,退火温度超过500℃之后,电极侧面裸露部分的氧化范围不断往电极的中间扩散,导致了薄膜电极导电性能显著恶化。虽然如此,Cr/Cu/Al/Cr薄膜电极在430℃附近仍然具有较好的导电性能,电阻率为7.3×10-8Ω.m,符合FED薄膜电极的要求。以此薄膜电极构建FED显示屏,通过发光亮度均匀性的测试验证了Cr/Cu/Al/Cr电极的抗氧化性。     

SIMS在碲镉汞红外焦平面探测器工艺中的应用

文章介绍了二次离子质谱仪的结构及其基本工作原理,并通过对典型应用的分析,介绍了二次离子质谱分析技术在高灵敏度碲镉汞红外焦平面探测器材料和器件制备工艺中的作用,特别是在结探监测和微量杂质监控方面所发挥的重要作用。     

Pt/Si界面化学键性质的研究

在超高真空系统中,超薄层 Pt淀积膜原位蒸发在原子清洁的 Si(111)表面上形成 Pt/Si界面.利用光电子谱技术(XPS和UPS)研究了Pt/Si 界面的化学性质.测量了Si2p和Pt 4f芯能级和价带电子态,并着重研究这些芯能级及电子态在低覆盖度时的变化.由 Si(2p)峰的强度随 Pt 覆盖度的变化可以清楚证明:在 300 K下淀积亚单原子层至数个单原子层 Pt的 Pt/Si(111)界面发生强烈混合作用,其原子组伤是缓变的.由于Si原子周围的 Pt原子数不断增加,所以 Pt 4f芯能级化学位移随 Pt原子覆盖度的增加而逐步减小,而Si 2p芯能级化学位移则逐步增大.同时,Pt 4f峰的线形也产生明显变化,对称性增加;Si 2p峰的线形则对称性降低.淀积亚单原子层至数单原子层Pt的UPS谱,主要显示两个峰:-4.2eV(A峰),-6.0eV(B峰).A峰随着覆盖度的增加移向费米能边,而B峰则保持不变.这说明Ptd-Sip键合不受周围Pt原子增加的影响.利用Pt/Si界面Pt原子向Si原子的间隙扩散模型讨论了所观察到的结果.     

Porous Organic Cage Induced Spontaneous Restructuring of Buried Interface Toward High-Performance Perovskite Photovoltaic

In perovskite solar cells (PSCs), the buried interface containing high concentrations of defects is critical for efficient charge extraction toward high-performance device. Herein, porous organic cage (POC) is introduced between tin dioxide and perovskite to spontaneously reconstitute the buried interface. Through the chemical linkage formed by polydentate chelation of POC with SnO₂ and perovskite, the buried interface achieves greatly reduced defect density and enhanced carrier extraction. More importantly, it is found that iodide ions in aged devices to migrate down to the electron transport layer and even invade the ITO electrode, changing the work function of ITO. This detrimental effect can be well resolved by POC since the host-guest interaction of POC can effectively suppress the iodide ions trying to migrate downward. As a result, the PSC fabricated by POC-restructured strategy yields a superior PCE of 24.13%. Moreover, the unencapsulated PSCs exhibit conspicuous improved long-term stability and retain 93% of its initial efficiency after 5000 h in ambient condition.