自支撑氮化硅膜结构制备工艺优化

自支撑氮化硅膜结构一般是基于微纳加工技术来制备的.为了提高膜结构的品质,本文分别对自支撑氮化硅膜结构制备中的干法刻蚀参数和各向异性湿法腐蚀参数进行了研究和优化,其中干法刻蚀参数主要包括反应气体配比和刻蚀时间,各向异性湿法腐蚀参数主要包括腐蚀剂浓度和腐蚀温度.在不同的参数组合下进行实验,使用光学显微镜观察并比较不同样品的...     

硅纳米线的制备及其光学性能的研究

通过金属催化化学刻蚀的方法中的两步法制备出了具有阵列结构的硅纳米线,研究了不同刻蚀条件对硅纳米线形貌的影响,分析了形成不同形貌的原因.测定了不同条件下制备的硅纳米线的光吸收性能,总结了影响光吸收性能的因素和原因,根据硅纳米线的光吸收图求出了硅纳米线的禁带宽度,说明了硅纳米线已经具备不同于硅片的性能.     

半导体碳化硅湿法腐蚀工艺研究

碳化硅(SiC)具有禁带宽度大、电子饱和漂移速度高、击穿场强高、热导率高、化学稳定性好等优异特性,是制备高性能功率器件等半导体器件的理想材料。得益于工艺简单、操作便捷、设备要求低等优点,湿法腐蚀已作为晶体缺陷分析、表面改性的常规工艺手段,应用到了SiC晶体生长和加工中的质量检测以及SiC器件制造。根据腐蚀机制不同,湿法腐蚀可以分为电化学腐蚀和化学腐蚀。本文综述了不同湿法腐蚀工艺的腐蚀机理、腐蚀装置和应用领域,并展望了SiC湿法腐蚀工艺的发展前景。     

多孔硅制备研究进展及其在锂离子电池方面的应用

多孔硅具有比表面积大、发光性能良好等特点,目前对于多孔硅的研究已经涉及到生物与化学传感器、药物递送、光催化、能源等领域。多孔硅中的孔隙可有效缓解硅在锂化时的体积膨胀,缩短锂离子从电解液向硅本体扩散的距离,促进高电流密度下的充放电过程。因此,多孔硅在储能领域得到了广泛研究与发展。但是一些挑战仍然存在,如制备成本、刻蚀机理、多孔结构的调控、多孔硅的电化学性能等还不能满足商业化应用的要求。本文对目前国内外多孔硅制备方法的研究进行了综述,并详细介绍了多孔硅在锂离子电池领域的应用。最后,对多孔硅材料在储能领域的发展进行了展望。     

Chemistry and Physics of Molecular-Based Inorganic Compounds Exhibiting a Spontaneous Magnetization

One of the main challenges in the field of the molecular materials is the design of molecular-based ferromagnets. Our basic strategy along this line consists of assembling ferrimagnetic chains within the crystal lattice in a ferromagnetic fashion. This can be achieved owing to the (almost) limitless flexibility of the molecular chemistry. The chains may be either regular or alternating. Examples of both situations are presented. MnCu(pbaOH)(H₂O)₃ with pbaOH=2-hydroxy-1,3-propylenebis(oxamato) is a regular chain compound ordering ferromagnetically at T_C=4.6 K, and MnCu(obbz).1H₂O with obbz=oxamido-N,N′-bis(2-benzoato) is an alternating chain compound exhibiting a spontaneous magnetization below T_C=14 K. To get information on the mechanism of the magnetic ordering, a broad spectrum of physical techniques is utilized, including magnetic susceptibility and magnetization measurements, EPR spectroscopy and heat capacity data. The perspectives in this new field are outlined.     

快速制备单晶Si片绒面的研究

太阳电池单晶Si片表面制绒已是一项成熟的工艺,但普遍制绒时间较长.为提高制绒效率,本课题研究了较短时间内NaOH/ 异丙醇(IPA)体系制绒时的温度、时间、溶液组分对绒面的影响,以及制绒前去损伤的优劣.最终实现了,在含2.5;NaOH(质量百分比,下同)和10;IPA的溶液中,80℃恒温处理15 min即可制备出比较均匀的绒面.溶液中加入3;Na2SiO3,效果更佳,反射率最低可达9.5;.并发现去损伤后制绒效果并不理想,同时还研究了表面活性剂1,4-环己二醇(CHX)和十二烷基苯磺酸钠(SDBS)代替异丙醇制绒.研究发现,异内醇仍然是性价比较好的添加剂.     

弛豫铁电晶体PZNT(001)晶面的腐蚀行为

采用化学腐蚀方法研究了坩埚下降法生长的PZNT93/ 7晶体(001)晶面的腐蚀行为.在PZNT晶体表面观察到反平行180°原生态铁电畴,在抛光样品表面观察到位错蚀坑、包裹物、机械加工划痕等缺陷形貌,并对腐蚀机理进行了探讨.化学腐蚀还揭示了微观畴的动力学变化,显示畴结构对环境变化十分敏感.     

化学气相沉积法制备石墨烯晶畴的氧气刻蚀现象研究

利用化学气相沉积法在抛光铜衬底上制备出六角形石墨烯晶畴,并对石墨烯晶畴进行氧气刻蚀.刻蚀完成后,利用光学显微镜和扫描电子显微镜观察到石墨烯晶畴表面的褶皱被刻蚀成网络状和短线状形貌的刻蚀条纹,并且刻蚀条纹的密度分布差异较大.通过电子背散射衍射测试证明了铜衬底的晶向与褶皱的形貌和密度分布有密切关系,不同的铜衬底晶向会影响褶皱的形貌和密度分布.通过改变刻蚀时间和刻蚀温度,发现刻蚀温度对石墨烯的氧气刻蚀具有更重要的影响,当刻蚀温度高于250 ℃时,刻蚀速率明显提高.这种氧气刻蚀方法,为观察石墨烯表面褶皱的形态和密度分布提供了一种便捷的途径.     

半导体碳化硅衬底的湿法氧化

半导体碳化硅(4H-SiC)材料具有硬度高、脆性大、化学性质稳定等特点,一般使用化学机械抛光工艺来加工4H-SiC以获得超光滑平坦表面。湿法氧化作为单晶4H-SiC化学机械抛光的重要过程,直接影响着化学机械抛光的速率和表面质量。本文综述了目前单晶4H-SiC湿法氧化的研究现状,讨论了4H-SiC湿法氧化工艺所选用的氧化剂,如KMnO₄、H₂O₂、K₂S₂O₈等。在此基础上,进一步总结了常用的氧化增效方法,如光催化辅助氧化、电化学氧化、芬顿反应等,并从理论计算的角度分析了单晶4H-SiC湿法氧化的机理,最后展望了4H-SiC湿法氧化未来的研究方向。     

磷锗锌单晶体的腐蚀研究

报道了一种新的ZnGeP2晶体择优腐蚀剂及其腐蚀工艺,即先采用研磨、物理机械抛光和HCl+HNO3热化学抛光获得表面平整无划痕的ZnGeP2晶片,然后将晶片在室温下采用HF(40;):HNO3(65;):CH3COOH(99.5;):H2O:I2=2 mL:2 mL:1 mL:1 mL:4 mg腐蚀剂超声振荡腐蚀8 min;在扫描电镜下观察到ZGP(110)和(204)晶面的腐蚀坑,蚀坑形貌清晰,具有立体感,(110)晶面蚀坑呈四边形,(204)晶面蚀坑呈五边形,取向一致,蚀坑密度(EPD)约为104/cm2.从理论上对蚀坑形貌的形成机理进行了分析.     

Micron scale and nanoscale structure of mesoporous silica thin films

Ordered mesoporous silica thin films have been prepared on silicon substrates by spin-coating technique using poly(alkaline oxide) triblock copolymers EO₂₀PO₇₀EO₂₀ (P123) as structure-directing agent. The X-ray diffraction and transmission electron microscopy investigations show that the obtained mesoporous silica thin films have an ordered pore array structure in nanoscale. The atomic force microscopy analysis reveals that the obtained mesoporous silica thin films exhibit a tile arrangement structure in micron scale.     

碳化硅化学机械抛光中材料去除非均匀性研究进展

化学机械抛光已经成为半导体制造中关键的工艺步骤之一,该技术是目前实现碳化硅晶片超精密加工的一种常用且有效的方法,可用于加工晶片表面,以获得高材料去除率、高表面质量和高表面平整性的晶片.然而,在碳化硅晶片化学机械抛光中,晶片表面材料去除非均匀性一直是一个具有挑战性的问题,减小晶片表面材料去除非均匀性对确保半导体器件的高性能和稳定性至关重要.本文介绍了碳化硅材料的性质及应用与化学机械抛光工艺,研究了不同碳化硅化学机械抛光技术的材料去除机理、不同化学机械抛光技术的发展状况和性能及优缺点,综述了碳化硅晶片化学机械抛光中材料去除非均匀性影响因素,如:抛光压力、抛光液(磨粒)和转速等因素,最后对未来碳化硅化学机械抛光中材料去除非均匀性研究做出了展望.     

Si基外延GaN中缺陷的腐蚀研究

本文采用KOH:H2O=3:20～1:25(质量比)的KOH溶液,对Si基外延GaN进行湿法腐蚀.腐蚀后用扫描电子显微镜(SEM)观察,GaN面出现了六角腐蚀坑,它是外延层中的位错露头,密度约108/cm2.腐蚀坑的密度随腐蚀时间延长而增加,说明GaN外延生长过程中位错密度是逐渐降低的,部分位错因相互作用而终止于GaN体内.观察缺陷腐蚀形貌还发现,接近裂纹处腐蚀坑的密度要高于远离裂纹处腐蚀坑的密度,围绕裂纹有许多由裂纹引起的位错.腐蚀坑的密度可以很好地反映GaN晶体的质量.晶体质量较差的GaN片,腐蚀后其六角腐蚀坑的密度高.     

Influence of the deposition parameters on the microstructure and opto-electrical properties of hydrogenated nanocrystalline silicon films by HW-CVD

Hydrogenated nanocrystalline silicon (nc-Si:H) films were prepared at high deposition rates (> 13 Å/s) from pure silane without hydrogen dilution by hot wire deposition method by varying filament-to-substrate distance (d_s-f). In this study we have systematically and carefully investigated the effect of filament-to-substrate distance on structural, optical and electrical properties of the Si:H films. A variety of characterization techniques, including Raman spectroscopy, low angle X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy, Atomic Force Microscopy (AFM), Field Emission Scanning Electron Microscopy (FE-SEM), UV-Visible-NIR spectroscopy and electrical dark and photoconductivity measurement were used to characterize these films. Films deposited at d_s-f > 5 cm are amorphous while those deposited at d_s-f < 5 cm are biphasic; a crystalline phase and an amorphous phase with nano-sized crystallites embedded in it. Low angle X-ray diffraction analysis showed that the crystallites in the films have preferential orientation along (111) directions. Decrease in d_s-f, the crystallinity and crystalline size increases whereas hydrogen bonding shifts from mono-hydride (SiH) to di-hydride (SiH₂) and poly-hydride (SiH₂)_n complexes. The band gaps of nc-Si:H films (~ 1.9-2.0 eV) are high compared to the a-Si:H films, while hydrogen content remains < 10 at.%. We attribute the high band gap to the quantum size effect. A correlation between electrical and structural properties has been established. Finally, from the present study it has been concluded that the filament-to-substrate distance is a key process parameter to induce the crystallinity in the films by hot wire method. The ease of depositing films with variable crystallite size and its volume fraction, and tunable band gap is useful for fabrication of tandem/micro-morph solar cells.     

pH值对KDP晶体位错结构的影响

在一定的过饱和度下,分别用点状和片状籽晶在不同pH值溶液中生长出了KDP晶体.利用化学腐蚀法对KDP晶体的不同晶面进行了腐蚀,得到了清晰的位错蚀坑.应用光学显微镜对位错蚀坑的分布特点和密度做了观察分析,发现很多位错蚀坑成线状排布.pH值对KDP晶体位错密度有较大影响,低pH值条件下生长出的晶体位错密度较大.测试了KDP晶体样本的透过率,结果表明位错密度对KDP晶体的透过率没有明显的影响.     

化学腐蚀法研究Nd:YAG晶体位错

采用化学腐蚀法研究Nd∶YAG晶体位错.研究发现,腐蚀剂、腐蚀温度以及腐蚀时间对位错的显示都有影响.浓磷酸腐蚀剂在220 ℃下腐蚀20 min时,显示的位错最为清晰.蚀坑形状为菱形,经过计算,位错密度大约为10~3 cm~(-2).同一种腐蚀剂在不同的腐蚀时间所形成的位错蚀坑大小和形貌是不同的.同时发现在样品的边缘有位错塞积群.