纳米硅薄膜的Raman光谱

通过等离子增强化学气相沉积法 ,制备了本征和掺磷的氢化纳米硅薄膜 (nc- Si:H) ,研究了晶粒尺寸和掺杂浓度对纳米硅薄膜喇曼谱的影响 .结果表明晶粒变小和掺杂浓度增加都使纳米晶粒的 TO模峰位逐渐偏离声子限制模型的计算值 .X射线衍射和高分辨电镜像的结果表明晶粒变小导致硅晶粒应力增加 ,而掺杂使晶粒内部杂质和缺陷增多 ,这些因素破坏了晶粒内晶格的平移对称性 ,进一步减小声子的平均自由程 ,导致实验值偏离理论计算值 .晶格平移对称性的破缺还体现在 ,随晶粒尺寸减小或掺杂浓度增加 ,喇曼谱中 TA、LA振动模的相对散射强度增加 .     

晶粒尺寸分布对纳米晶硅薄膜喇曼散射谱的影响

用热丝助化学汽相反应法沉积了nc－Si：H薄膜，测量了它的喇曼散射谱，由透射电子显微镜直接测量了晶粒的大小和分布．应用声子强限制模型和球形粒子假设，并考虑到纳米晶粒的分布对样品的喇曼散射谱进行了拟合．结果表明，在考虑到纳米粒子的尺寸分布后，采用指数权重函数比采用高斯型权重函数更接近于实验测量的喇曼谱．     

纳米硅薄膜分形凝聚模型

从分析纳米硅（ｎｃ－Ｓｉ：Ｈ）薄膜生长过程的特点出发，提出与扩散限制凝聚（ＤＬＡ）模型不同的ｎｃ－Ｓｉ：Ｈ薄膜分形凝聚模型：扩散与反应限制凝聚（ＤＲＬＡ）模型．获得的结果与实验结果符合得很好．ｎｃ－Ｓｉ：Ｈ薄膜是利用等离子体增强气相淀积方法制备的．文中讨论了ｎｃ－Ｓｉ：Ｈ薄膜的结构特点与分形凝聚之间的关系．     

纳米硅薄膜结构分析

在常用的PECVD电容式耦合沉积系统中,使用高氢稀释硅烷为反应气氛,在r.f.+DC双重功率源激励下制备出具有纳米相结构的硅薄膜.使用HREM,Raman光散射,X射线衍射以及红外和紫外光谱分析手段广泛地检测了其结构特征.指出,纳米硅(nc-Si:H)薄膜由于具有一系列新的结构特征使它脱颖于熟知的 a-Si:H及 μc-Si:H范畴,从而显示出它自己的独特性能.     

纳米硅薄膜结构特性研究

在电容式耦合等离子体化学气相沉积系统中，使用高氢稀释硅烷为反应气体制备出了晶粒尺寸为２～１０ｎｍ的纳米微晶相结构的硅薄膜，使用高分辨电子显微镜（ＨＲＥＭ），Ｘ射线衍射谱（ＸＲＤ），Ｘ射线光电子能谱（ＸＰＳ）和红外光谱（ＩＲ）等结构分析手段检测了其结构特征．结果表明，纳米硅薄膜的晶格结构为畸变的金刚石结构．Ｘ射线衍射谱表明除了Ｓｉ（１１１）的２θ＝２８．５°和Ｓｉ（２２０）的２θ＝４７．３°处的衍射峰外，在２θ＝３２．５°处存在着一个强的异常峰．ＨＲＥＭ结果表明存在新的Ｓｉ结晶学结构与ＸＲＤ异常峰相关联．     

纳米硅薄膜的电致发光和光致发光

对用ＰＥＣＶＤ方法控制生长条件制备的纳米硅薄膜材料的发光性质进行了初步研究．在膜的纵向加直流偏压，暗场环境下可清楚地看到材料的电致发光现象．在同一套测量系统中分别测量了纳米硅材料的电致发光光谱和光致发光光谱，并用Ｌａｍｂｄａ９紫外／可见／近红外分光光度计测量了样品的透射谱，从而得到样品的Ｔａｕｃ曲线和光能隙Ｅ     

VHF-PECVD制备硅薄膜的光发射谱在线监测研究

用光发射谱(OES)和喇曼散射谱(Raman)研究了VHF-PECVD制备硅薄膜的结构特性。OES测试结果表明：随功率增加,对应各基团峰的强度增大;结合喇曼的测试结果,OES谱得到的结果可以用来定性地表征制备薄膜的晶化程度;纯化器可以降低制备薄膜中的氧含量,Raman测试结果表明相应的晶化率低。     

纳米硅薄膜与纳米电子学

纳米半导体硅薄膜是利用等离子体增强化学气相沉积（ＰＥＣＶＤ）方法制备的,制备可以很好地进行调节控制。纳米硅薄膜由两种组元：纳米尺度晶粒组元和晶粒间的界面组元,即晶态相和晶界相组成。纳米半导体硅薄膜对发展半导体器件,例如量子功能器件和薄膜敏感器件等,很有价值。     

纳米硅薄膜界面结构的微观特征

对使用等离子体增强化学汽相沉积法（ＰＥＣＶＤ）制备的纳米硅薄膜（ｎｃ－Ｓｉ：Ｈ），使用ＨＲＥＭ及ＳＴＭ技术观测了其显微结构，给出大量的界面结构图象．首次获得有关晶粒及界面区中原子的分布情况．使我们认识到ｎｃ－Ｓｉ：Ｈ膜中界面区内的硅原子仍然是具有短程有序性并不是完全无序的．     

高剂量离子注入激光退火SOM上硅膜的Raman光谱

用Raman光谱测量了高剂量B~+注入后,经不同激光功率退火的SOM上的硅膜.硅膜的晶化和杂质的激活,在光谱上得到充分的反映.满足临界条件的激光退火工艺,可使SOM达到制作压敏器件的要求.设计了两种不同的样品区域,来分辨晶化与重掺各目对Raman散射的贡献.对光谱特征随退火功率的变化以及Fano线形问题,作了初步的分析讨论.     

4H-SiC纳米薄膜的晶化研究

采用新电极结构的PECVD技术，在高功率密度、高氢稀释比、低温、偏压及低反应气压的条件下，在SiO2玻璃表面形成双等离子流，增加了SiO2表面SiC的成核几率，增强成核作用，形成纳米晶。采用高H2等离子体刻蚀弱的、扭曲的、非晶Si-C及Si-Si和Si-H等键时，由于H等离子体对纳米SiC晶粒与非晶态键的差异刻蚀作用，产生自组织生长，发生晶化。Raman光谱和透射电子衍射（EM）的测试结果表明，纳米晶SiC是4H-SiC多型结构。实验结果指出，SiC纳米晶的形成必须经过偏压预处理成核，并且其晶化存在一个功率密度阈值；当低于这一功率密度阈值时，晶化消失；当超过这一阈值时，纳米晶含量随功率密度的提高而增加，晶粒尺寸加大。电子显微照片表明晶粒尺寸为10-28nm，形状为微柱体。随着晶化作用的加强，电导率增加，导电机理是渗流作用所致。     

纳米4-H碳化硅薄膜的掺杂现象

对纳米晶SiC薄膜进行了P和B的掺杂,B掺杂效率比P高,其暗电导预前因子与激活能遵守Meyer-Neldel规则,并有反转Meyer-Neldel规则出现.掺杂效率比非晶态碳化硅薄膜高是纳米碳化硅薄膜的特点之一.非晶态中的隧穿和边界透射对输运有一定贡献.     

氢化纳米硅薄膜的激子光学非线性

用泵浦－探测技术研究了氢化钠米硅薄膜(nc-Si:H)的非线性光学性质,观察到纳米Si中激子的光吸收饱和现象,测得实验用样品在波长554nm处有最大的折射率改变量△n=-6.1^-5,并对该材料的光学非线性机理作了探讨。     

纳米4-H碳化硅薄膜的掺杂现象

对纳米晶SiC薄膜进行了P和B的掺杂,B掺杂效率比P高,其暗电导预前因子与激活能遵守Meyer-Neldel规则,并有反转Meyer-Neldel规则出现.掺杂效率比非晶态碳化硅薄膜高是纳米碳化硅薄膜的特点之一.非晶态中的隧穿和边界透射对输运有一定贡献.     

PECVD法制备纳米晶硅薄膜的研究进展

简要介绍了纳米晶硅薄膜的微结构表征方法,重点讨论了PECVD制备方法中工艺参数对薄膜结构的影响,并探讨了氢在薄膜形成和生长中的作用。通过优化氢稀释率、衬底温度、反应气压、激励功率和激发频率等工艺参数可提高纳米晶硅薄膜的晶化率并改善薄膜质量。结合喇曼光谱、X射线衍射谱、傅里叶红外光谱和高分辨透射电镜等表征方法可深入研究薄膜形成机理,对进一步探索薄膜光电特性有重要意义。分析了等离子体化学气相沉积(PECVD)制备方法中各工艺参数对薄膜质量和沉积速率的影响,指出其存在的问题,并探寻了今后的研究方向。     

Stimulated Raman Scattering in Nanorod Silicon Carbide Films

When the film is excited by a very low excitation energy, the spontaneous Raman scattering emerges. The intensity of Raman scattering is proportional to the excitation power below the threshold excitation. When the excited power reaches the excitation threshold, the intensity of Stokes light strongly increases. Meanwhile an anti Stokes light at 495 nm and multiple order but small Stokes peaks occur. The intensity of Stokes light is much larger than that of anti Stokes. The full width of half maximum (FWHM) of Stokes peak is reduced from 0.4 nm to less than 0.2 nm, the scattering angle between both Stokes and incident lights becomes less than 1°, and the angle between the Stokes and anti Stokes lights is about 3°. When the exciting power is in excess of the threshold, anti Stokes and multiple Raman scattering peaks reappear. These experiments can be unlimitedly repeated. From this experiment, we can exclude the possibility of spontaneous Raman scattering. It is suggested that the nanorods are a quantum line dimension having a large surface. There will be Raman differential scattering section so long as the nanorod films become very strong scattering media; the surface enhanced Raman scattering will be produced, the nanorod films of SiC will form a strong multiple scattering resonance cavities so as to form the stimulated Raman scattering oscillation.     

多孔硅的微结构对其Raman谱的影响

用场发射扫描电子显微镜研究了用直流化学腐蚀和脉冲电化学腐蚀方法制备的多孔硅(PS)的微结构,观察并测试了孔洞的垂直度、深度以及洞宽(直径),对PS的纵向微结构进行了二次电子图像和背散电子图像的分析.使用高灵敏的共焦显微Raman系统研究了纵向的Raman谱,同时分析了微结构对纵向Raman效应的影响.     

氢化非晶硅薄膜退火形成的纳米硅粒

报道了氢化非晶硅薄膜在600～620℃温度下快速退火10s可以形成纳米晶硅,其喇曼散射表明,在所形成的纳米晶硅在薄膜中分布是随机的,其直径在1.6～15nm以内.并且在强光照射下观察了纳米晶硅在薄膜中的结晶和生长情况.