热退火处理对AuGeNi/n-AlGaInP欧姆接触性能的影响

本文在n-(Al0.27Ga0.73)0.5In0.5P表面通过电子束蒸发Ni/Au/Ge/Ni/Au叠层金属并优化退火工艺成功制备了具有较低接触电阻的欧姆接触,其比接触电阻率在445℃退火600 s时达到1.4×10–4 W·cm2.二次离子质谱仪测试表明,叠层金属Ni/Au/Ge/Ni/Au与n-AlGaInP界面发生固相反应,Ga,In原子由于热分解发生外扩散并在晶格中留下Ⅲ族空位.本文把欧姆接触形成的原因归结为Ge原子内扩散占据Ga空位和In空位作为施主提高N型掺杂浓度.优化退火工艺对低掺杂浓度n-(Al0.27Ga0.73)0.5In0.5P的欧姆接触性能有显著改善效果,但随着n-(Al0.27Ga0.73)0.5In0.5P掺杂浓度提高,比接触电阻率与退火工艺没有明显关系.本文为n面出光的AlGaInP薄膜发光二极管芯片的n电极制备提供了一种新的方法,有望大幅简化制备工艺,降低制造成本.     

金属与半导体Ge欧姆接触制备、性质及其机理分析

金属与Ge材料接触时界面处存在着强烈的费米钉扎效应, 尤其与n型Ge形成的欧姆接触的比接触电阻率高, 是制约Si基Ge器件性能的关键因素之一. 本文对比了分别采用金属Al和Ni 与Si衬底上外延生长的p型Ge和n型Ge材料的接触特性. 发现在相同的较高掺杂条件下, NiGe与n型Ge可形成良好的欧姆接触, 其比接触电阻率 较 Al接触降低了一个数量级, 掺P浓度为2×10¹⁹ cm^-3时达到1.43×10^-5 Ω·cm². NiGe与p型Ge接触和Al接触的比接触电阻率相当, 掺B浓度为4.2×10¹⁸ cm^-3时达到1.68×10^-5 Ω·cm². NiGe与n型Ge接触和Al电极相比较, 在形成NiGe过程中, P杂质在界面处的偏析是其接触电阻率降低的主要原因. 采用NiGe作为Ge的接触电极在目前是合适的选择. 关键词： 金属与Ge接触性质 NiGe 比接触电阻率     

Improved performance of Ge n~+/p diode by combining laser annealing and epitaxial Si passivation

A method to improve Ge n~+/p junction diode performance by excimer laser annealing(ELA) and epitaxial Si passivation under a low ion implantation dose is demonstrated. The epitaxial Si passivation layer can unpin the Fermi level of the contact of Al/n-Ge to some extent and reduce the contact resistance. In addition, the fabricated Ge n~+/p junction diode by ELA plus epitaxial Si passivation exhibits a decreased reverse current density and an increased forward current density,resulting in a rectification ratio of about 6.5×10~6 beyond two orders magnitude larger than that by ELA alone. The reduced specific contact resistivity of metal on n-doped germanium and well-behaved germanium n~+/p diode are beneficial for the performance improvement of Ge n-MOSFETs and other opto-electronic devices.     

硅衬底GaN基LED N极性n型欧姆接触研究

在Si衬底GaN基垂直结构LED的N极性n型面上,利用电子束蒸发的方法制作了Ti/Al电极,通过了I-V曲线研究了有无AlN缓冲层对这种芯片欧姆接触的影响.结果显示,去除AlN缓冲层后的N极性n型面与Ti/Al电极在500到600 ℃范围内退火才能形成欧姆接触.而保留AlN缓冲层的N极性n型面与Ti/Al电极未退火时就表现为较好的欧姆接触,比接触电阻率为2×10^-5 Ω·cm²,即使退火温度升高至600 ℃,也始终保持着欧姆接触特性.因此,AlN缓冲层的存在是Si衬底GaN基垂直结构LED获得高热稳定性n型欧姆接触的关键. 关键词： 硅衬底 N极性 AlN缓冲层 欧姆接触     

PTCDA/P-Si光电探测器欧姆接触层的XPS测试分析

在光电探测器PTCDA/P-Si芯片的有机层表面,成功制作出了比接触电阻为4.5×10-5Ω·cm2的低阻欧姆接触层。利用X射线光电子能谱(XPS)对Al/Ni/ITO的欧姆接触层界面的电子状态进行了测试和分析。结果表明,ITO中的In3d及Sn3d各出现两个分裂能级的谱峰,它们是In和Sn原子处于氧化环境的结合能。Ni2p有两个谱峰Ni2p(1)及Ni2p(2),低结合能位置Ni2p(1)对应于Ni原子被X射线激发产生的谱峰,说明NiITO之间没有发生化学反应,Ni层阻止了Al层被氧化成Al2O3;高结合能Ni2p(2)谱峰说明已形成了Al3Ni冶金相,有利于低阻欧姆接触层的形成。     

GaN HEMT欧姆接触模式对电学特性的影响

本文制备了AlGaN/GaN HEMT器件中常规结构与带有纵向接触孔结构的两种接触电极,研究了该两种源欧姆接触模式对器件电学特性的影响.在相同条件下进行快速退火,发现在750?C下退火30 s后,常规结构还没有形成欧姆接触,而带有纵向欧姆接触孔的接触电极与外延片已经形成了良好的欧姆接触.同时,比较了Ti/Al/Ti/Au和Ti/Al/Ni/Au电极退火后表面形态,Ti/Al/Ni/Au具有更好的表面形貌.通过测试两种结构的HEMT器件后,发现采用纵向欧姆接触孔结构器件具有更高的跨导和饱和电流,但是也会在栅极电压为0.5—2 V之间产生严重的电流崩塌现象.     

传输线模型测量Au/Ti/p型金刚石薄膜的欧姆接触电阻率

采用传输线模型测量了重B掺杂p型金刚石薄膜(约10²⁰cm^-3)上Ti/A u欧姆接触电阻率ρ_c,测试了500℃退火前后及大电流情况下的I-V特性,研究 了退火对ρ_c的影响.结果表明,重掺杂和退火工艺是改善欧姆接触的有效手段. ρ_c随测试温度的变化表明金属/半导体接触界面载流子输运机制为隧道穿透.而 光照对ρ_c影响的分析表明金刚石可作为理想窗口材料.测试得到的最低ρ _c值约为10^-4Ωcm². 关键词： 金刚石薄膜 欧姆接触 接触电阻率     

TiAl3 和Ti/TiAl3 非合金化电极n型GaN欧姆接触的实现

在不进行合金化的情况下,首次直接采用TiAl3合金材料作为金属接触电极.在蓝宝石衬底上生长的n型载流子浓度为2×1018 cm-3的GaN上,成功地得到低接触电阻的欧姆接触,并由环形传输线模型方法测得比接触电阻率为3×10-5 Ω*cm2.与通常n型欧姆接触采用的Ti/Al双层结构比较,TiAl3合金结构更容易形成非合金化的n型欧姆接触.在此实验基础上,进一步分析了N空位和界面层处的TiAl3在形成非合金化或低温退火欧姆接触中发挥的作用,由此设计的Ti/TiAl3/Ni/Au接触结构,在TiAl3合金结构基础上明显地降低了接触电阻率.     

基于4H-SiC肖特基势垒二极管的γ射线探测器

针对极端环境下耐高温和耐辐照半导体核探测器的研制需求,采用外延层厚度为100μm的4H碳化硅(4H-SiC)制备成肖特基二极管探测器,研究了该探测器对~(241)Am源γ射线的能谱响应.采用磁控溅射金属Ni制备了肖特基二极管的欧姆接触和肖特基接触,利用室温电流-电压和电容-电压测试研究了二极管的电学特性.欧姆特性测试表明,1050°C退火时,欧姆接触特性最好.从正向电流-电压曲线得出二极管肖特基势垒高度为1.617 eV,理想因子为1.127,表明探测器具备良好的热电子发射特性.从电容-电压曲线获得二极管外延层净掺杂浓度为2.903×10~(14)cm~(-3),并研究了自由载流子浓度在外延层中的纵向分布.在反向偏压为500 V时,二极管的漏电流只有2.11 nA,具有较高的击穿电压.测得在-300 V条件下,SiC二极管探测器对能量为59.5 keV的γ射线的能量分辨率为9.49%(5.65 keV).     

Ge/Si异质键合半/绝接触界面态对异质结光电输运特性的影响研究

Ge/Si异质键合技术作为一种新型的通用材料制备工艺,在制备高质量Si基Ge薄膜方面展现出巨大的潜力,是研制高性能Ge/Si光电器件的备选方案之一。现阶段主流的直接键合和等离子体键合方法在制备Ge/Si薄膜时都容易在Ge/Si键合界面处引入纳米氧化锗层(GeO₂),导致Ge/GeO₂及GeO₂/Si半/绝接触界面存在界面态,从而器件性能受影响。基于载流子三大输运方程、非局域隧穿模型及半经典量子解法,构建了低温Ge/Si异质键合界面,研究了键合界面的界面态密度(ISD)对Ge/Si异质结的载流子电学输运、光吸收、复合及高频响应等性能的影响。结果表明,随着ISD的增加,Ge/Si异质结的暗电流增大,同时界面态对载流子的俘获能力加强,导致总电流减小,光谱响应减弱。另外,ISD的增加导致Ge层内的电场减小,高频特性变差。为获得性能良好的键合Ge/Si异质结,ISD必须低于1×10¹² cm^-2。该研究结果为高质量Si基Ge薄膜及高性能Ge/Si光电器件的制备提供了理论指导。     

ZnO薄膜肖特基二极管的研制

采用直流反应磁控溅射的方法,在Al/Si(100)衬底上沉积了ZnO晶体薄膜.利用Al和Pt作为与ZnO接触的欧姆电极与肖特基电极,制作了ZnO薄膜肖特基二极管.X射线衍射测试结果表明ZnO薄膜具有高度的c轴择优取向.原子力显微分析表明:样品表面光洁平整,晶粒尺寸约100nm,扩展电阻分析表明ZnO薄膜的厚度为0.4μm,载流子浓度为1.8×1015 cm-3,此后的霍尔测试证实了这一结果并说明ZnO的导电类型为n型.室温下的I-V测试显示ZnO肖特基二极管具有明显的整流特性.Pt与n型ZnO接触的势垒高度为0.54eV.文中的ZnO肖特基二极管为首次研制的原型器件,其性能可以通过器件结构与制作工艺的进一步优化而得到改善.     

双面HIT太阳电池TCO与非晶硅界面势垒的模拟优化

采用美国滨州大学研发的AMPS-1D软件,模拟了TCO与非晶硅界面势垒对TCO/a-Si:H(p+)/a-Si:H(i)/c-Si(n)/a-Si:H(i) /a-Si:H(n+)/TCO双面HIT异质结太阳电池光伏特性的影响.结果表明太阳电池的TCO/p+前接触界面势垒(对于电子)越高,越易形成欧姆接触,且电池的短波响应增强,使电池性能变好.模拟还发现,n+/TCO背接触界面势垒(对于电子)越低,电池性能越好.若背场重掺杂,在背接触势垒小于等于0.5 eV时,电池的转换效率不会受到背接触势垒的影响;若背场低掺杂,在背接触势垒很小的情况下,也能达到与重掺杂相同的转换效率.     

砷注入硅的激光退火和热退火特性

一、引 言 采用高功率的激光束辐照离子注入硅样品能够获得比热退火优越的电特性.利用离子束背散射分析技术,能够进行定量的非破坏性测量.一般说来,测量本身不会带来负效应[1].本工作采用离子束背散射技术和电特性测量,对注有砷离子的硅样品的退火行为进行了比较和分析.发现用大剂量(1×1016/cm2)注入的样品在1000℃下,经20分钟退火后,能够获得一个接近于理想的突变结.而红宝石脉冲激光退火,无论从注入损伤的恢复还是从载流子浓度方面来看,都比热迟火优越. 二、实验方法和实验条件的选择 实验样品选用P-型(111)硅单晶片,电阻率p=7-15Ω·cm…     

两步退火法对硫化铅薄膜光电性能的影响

采用先低温O₂气氛退火,后高温N₂气氛退火的两步退火法工艺,探究了两步退火法对化学浴沉积(CBD)制备的多晶硫化铅(PbS)薄膜光电性能的影响。结果表明,相比于一步退火法,两步退火法所得的PbS薄膜具有较大的晶粒尺寸、较少的晶界和良好的光电性能。在两步退火法中,当第二步退火时间为80 min时,PbS薄膜的响应度为2.33 A·W^-1,比探测率为1.18×10¹⁰ cm·H^1/2·W^-1,与一步退火法相比分别提高了259%和236%,即两步退火法可以在传统一步退火法的基础上进一步提高PbS红外光电探测器的性能。     

低温等离子体增强化学气相沉积法制备Ge反opal三维光子晶体及其光学性能

通过溶剂蒸发对流自组装法制备SiO2三维有序胶体晶体模板,采用等离子体增强化学气相沉积法在200℃低温条件下填充高折射率材料Ge,获得了Ge反opal三维光子晶体.实现了低于GeH4热分解温度的低温填充.通过扫描电镜、X射线衍射仪和傅里叶变换显微红外光谱仪对Ge反opal的形貌、成分和光学性能进行了表征.结果表明:沉积得到无定型态Ge,退火后形成多晶Ge,Ge在SiO2微球空隙内填充致密均匀.Ge反opal的反射光谱有明显的光学反射峰,表现出光子带隙效应,其带隙中心波长为1650nm和2640nm,测试的光学性能与理论计算基本符合.采用SU-8光刻胶薄膜也进行了Ge沉积,证实了SU-8模板可以耐受这一沉积温度.低温沉积降低了Ge的填充温度,可以直接采用不耐高温的高分子材料作为初始模板,单次复型制备得到多种构型的完全带隙三维光子晶体.     

N离子注入富氧ZnO薄膜的p型导电及拉曼特性研究

采用射频磁控溅射法在富氧环境下制备ZnO薄膜, 继而结合N离子注入及热退火实现薄膜的N掺杂及p 型转变, 借助霍尔测试和拉曼光谱研究了N离子注入富氧ZnO薄膜的p型导电及拉曼特性. 结果表明, 在 600 ℃温度下退火120 min可获得性能较优的p-ZnO: N薄膜, 其空穴浓度约为2.527×10¹⁷ cm^-3. N离子注入ZnO引入了三个附加拉曼振动模, 分别位于274.2, 506.7和640.4 cm^-1. 结合电学及拉曼光谱的分析发现, 退火过程中施主缺陷与N受主之间的相互作用对p-ZnO的形成产生重要影响.     

外电场和双轴应变对MoSH/WSi2N4肖特基结势垒的调控

鉴于实验上最新合成的二维半导体材料WSi₂N₄(WSN)和二维金属材料MoSH(MSH),构建了金属-半导体MSH/WSN肖特基结.在实际的金属-半导体接触应用中,肖特基势垒的存在严重降低了器件的性能.因此,获得较小的肖特基势垒甚至是欧姆接触至关重要.本文使用第一性原理计算研究了在外电场和双轴应变作用下MSH/WSN肖特基结势垒的变化.计算结果表明,外电场和双轴应变均可以有效地调控MSH/WSN肖特基结势垒.正向外电场能实现MSH/WSN肖特基结p型与n型肖特基接触之间的动态转化,而负向外电场可实现MSH/WSN肖特基结向欧姆接触的转化.此外,较大的双轴应变可实现MSH/WSN肖特基结p型与n型肖特基接触的相互转化.此项工作为基于WSN半导体的肖特基功能器件及场效应晶体管提供理论指导.     

Al3+对Ge/Al-SiO2薄膜光致发光的影响

采用磁控溅射及后退火技术制备了不同组份和不同退火温度的Ge、Al共掺SiO₂薄膜。通过对样品的X射线光电子能谱(XPS)测试,确定了薄膜的成分和结构特征;同时还测试了样品的光致发光谱(PL谱),得到了峰值位于420 nm附近的紫光发射峰和峰值位于470 nm的蓝光发射峰。实验结果表明, Al的掺杂不仅可以显著地提高GeNOV中心和SiNOV中心的光发射效率,还可以促进GeNOV缺陷和SiNOV缺陷中心的形成,进而有利于薄膜的光致发光。     

Ti~+离子注入结合热退火法制备TiO_2纳米薄膜研究

利用金属蒸发真空多弧离子源(MEVVA源)注入机将Ti+离子注入到高纯石英玻璃衬底中,离子注入的加速电压为20 k V,注入剂量为1.5×1017和3×1017ions/cm2,将注入样品在氧气气氛下进行热退火处理,制备了TiO2纳米薄膜。采用光吸收谱、拉曼光谱、X射线光电子能谱、扫描电子显微镜和透射电子显微镜对注入样品进行了测试和表征,分析了TiO2薄膜的形成机理。在热退火过程中衬底中离子注入的Ti原子向外扩散到衬底表面被氧化形成了TiO2。TiO2的形成、晶粒尺寸和晶体结构依赖于热退火温度,而形成TiO2薄膜的厚度主要受离子注入剂量和热退火时间的影响。实验结果表明,该方法制备的TiO2纳米薄膜将有望应用于制备具有光催化、自清洁等特殊性能的自清洁玻璃。     

Si/Ge/Si异质横向SPiN二极管固态等离子体解析模型

采用横向表面PiN(SPiN)二极管构造的硅基可重构天线具有众多优于传统天线的独特优势, 是实现天线小型化和提升雷达与微波通信系统性能的有效技术途径. 本文提出一种Si/Ge/Si异质横向SPiN二极管, 并基于双极扩散模型与Fletcher型边界条件, 在大注入条件下建立了二极管结电压、电流密度与本征区固态等离子体浓度分布解析模型, 并数值模拟分析了本征区长度、P⁺与N⁺区掺杂浓度、外加电压对所建模型的影响. 结果表明, 固态等离子体浓度随本征区长度的增加下降, 随外加电压的增加而指数上升, 随P⁺与N⁺区掺杂浓度的提高而上升, 电流密度随外加电压的增加而指数上升. 同等条件下, 异质SPiN二极管的固态等离子体浓度相比同质二极管提高近7倍以上. 本文所建模型为硅基可重构天线的设计与应用提供有效的参考.