二次退火制备Ⅲ-Ⅴ族半导体量子点

利用离子注入法在一块Si(001)衬底上注入了In+和As+,注入能量分别为210keV,150keV,注入剂量6.2×1016cm-2,8.6×1016cm-2,另一块Si(001)衬底上注入Ga+和Sb+,注入能量分别为140keV,220keV,注入剂量分别为8.2×1016cm-2,6.2×1016cm-2,然后对样品分别经过一次退火和二次退火处理制备出了Si基量子点材料。用透射电子显微镜(TEM)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)观察了退火后量子点截面像,用PL探测量子点的光致发光谱,发现经二次退火生长的量子点微晶格结构和Si衬底损伤的修复均明显优于一次退火。     

提拉法Ti:LiAlO2晶体的生长、缺陷及N2退火研究

本文采用提拉法成功地生长了钛掺杂浓度为0.1%原子分数的LiAlO2单晶体,借助光学显微镜,结合化学腐蚀法,对Ti:LiAlO2晶体(100)面空气退火前后的缺陷特征进行了研究,用AFM观测了(100)面晶片在不同温度下流动N2气氛退火过的表面形貌。结果表明:Ti:LiAlO2晶体(100)面的位错腐蚀坑是底面为平行四边形的锥形坑,位错密度约为5.0×104cm-2,900℃空气退火后晶片表面的位错腐蚀坑变大;N2退火能显著影响晶片的表面形貌,当退火温度为900℃时,晶片的均方根粗糙度(RMS)达到最低值。     

Er离子注入GaN薄膜的阴极荧光机制研究

采用离子注入方法制备了一系列不同Er离子剂量的GaN薄膜,并在不同温度、不同气氛下进行了退火处理.深入研究了退火温度和退火气氛对阴极荧光谱的影响机制和阴极荧光中的发光猝灭现象,获得了优化的退火条件.结果表明,当Er离子注入剂量达到1×1015cm-2时,Er离子的发光强度最高;当Er离子注入剂量达到5×1015cm-2时,出现发光猝灭现象.     

不同能量He离子注入单晶Si引起的损伤研究

40、160和1550 keV能量的He离子在室温下注入单晶Si样品到相同的剂量5×1016 ions/cm2,采用透射电子显微镜(TEM)研究了800℃退火1h在Si中引起的损伤形貌.结果表明,三种能量的He离子注入Si并经高温退火均能产生空腔,但空腔的形貌、尺寸以及分布深度都依赖于离子的能量.结合TRIM程序计算结果对空腔和其它缺陷产生对He离子能量的依赖性进行了讨论.     

CdSiP2单晶退火研究

以高纯(6N) Cd、Si、P单质为原料,采用双温区气相输运法和改进的垂直布里奇曼法合成生长出等径尺寸为φ17 mm×65 mm的CdSiP2单晶锭,经切割抛光得到CdSiP2晶片.将样品分别置于真空、镉气氛、磷气氛和在同成分粉末包裹中进行了退火试验.采用X射线能量色散谱仪(EDS)和傅里叶红外分光光度计(FTIR)对退火前后的晶片组分及红外透过谱进行了测试分析.结果表明:四种氛围退火前后样品的组分变化不大,原子比接近理想的化学计量比;镉气氛下退火对晶片的红外透过率改善较为显著,在1600 ～ 4500 cm-1范围内的红外透过率由46;～52;提高到51; ～57;,接近CdSiP2晶体红外透过率的理论值.     

单晶硅衬底上Ge填埋层低温应力诱导重结晶制备多晶硅薄膜

本文采用电子束蒸发法,室温下在Si(400)的基片上生长含锗(Ge)填埋层的非晶硅薄膜,其结构为a-Si/Ge/Sisubstrate,并在真空中进行后续退火.采用Raman散射(Raman Scattering)、X射线衍射(X-ray Diffraction)、高分辨电子扫描显微镜(HRSEM)、光学显微镜和热重差热分析(DSC)等手段,研究退火后样品晶化特性和晶化机理.结果表明,室温下生长的含有250 nm Ge填埋层的生长态样品在400℃退火5h,薄膜基本全部实现晶化,并表现出明显的Si (111)择优取向.样品分别在400℃、500℃、600℃和700℃退火后薄膜的横向光学波的波峰均在519cm-1附近,半高宽大约为6.1 cm-1,且均在Si(111)方向高度择优生长.退火温度为600℃的样品对应的晶粒尺寸约为20 μm.然而,在相同的薄膜结构(a-Si/Ge/Si substrate)的前提下,当把生长温度提高到300℃时,温度高达到700℃退火时间5h后,薄膜依然是非晶硅状态.差热分析表明,室温生长的样品,在后续退火过程中伴随界面应力的释放,从而诱导非晶硅薄膜重结晶成多晶硅薄膜.     

Si中Nd离子热退火行为的深能级瞬态谱研究

本文采用高能离子注入技术将两种剂量的稀土元素钕(Nd)引入外延n-Si片中,并借助非相干光快速热退火(RTA)方法使注入层再结晶并电激活;利用深能级瞬态谱(DLTS)测量方法对Si中Nd离子的深能级行为进行了研究.结果发现:经几秒钟的RTA处理,Nd能在Si中被激活并形成深能级中心,测量到较宽的DLTS谱峰.Nd在n-Si中的深能级行为与Si衬底材料的浅能级杂质基本无关.在低于1285℃的RTA时,Nd形成的深能级中心均为施主型.深能级中心的位置随注入剂量和退火温度不同而有所变化;高温退火后,Nd在硅中有一个能级位置为Ec-(0.32±0.04)eV稳定的施主型深中心,对它的成因进行了讨论.     

退火温度对InP晶体中Er3+离子的发光特性影响的研究

利用离子注入法,以300keV的能量,7×1014cm-2的剂量,在室温下,对(100)InP晶体进行稀土(RE)元素Er的注入;分别在600℃、650℃、700℃、750℃、800℃温度下,采用安瓿闭管恒温退火20h.二次离子质谱仪(SIMS)观测到稀土元素Er原子在InP中的分布,直到800℃时几乎没有变化;在77K温度下,观测到InP中Er3+离子的1.54μm特征光致发光(PL)峰.提出退火温度对InP中Er3+离子的光致发光强度影响的机理.     

热退火诱导C+注入Si晶体的蓝光发射

在室温和注入能量为60 keV的条件下,在硅晶片中注入C+,使其剂量达到5.0×1016 cm2,随后即对样品进行高温退火处理.采用X射线衍射(XRD),拉曼和光致发光(PL)光谱技术对样品进行了表征.实验结果显示:C+注入后经高温退火的样品的XRD图谱中,在40°附近处出现了衍射峰,表明经退火后样品中形成了纳米尺寸的SiC团簇,并观察到了强烈的蓝光发射.PL光谱中的蓝光峰起源于量子限制效应.     

磁控溅射法制备硒化银薄膜及其磁电阻效应研究

采用磁控溅射后退火的方式成功制备了硒化银薄膜,膜厚约为310 nm.X射线粉末衍射分析表明所制备薄膜为单相正交结构,伴随择优取向;比较不同退火温度的效果后发现300℃退火后的薄膜样品结晶最好.扫描电子显微镜、X射线能谱分析表明300℃退火后样品均匀致密,元素组分接近原始比例,是较为适宜的退火温度.低温磁电阻测试显示薄膜样品具有明显的正磁电阻效应,90K附近达到最大磁电阻值7.3;.霍尔系数测量得到薄膜样品室温载流子浓度与霍尔迁移率分别为2.2×1019 cm-3与221 cm2·V-1·s-1.     

6H-SiC单晶的中子辐照损伤及其退火特性研究

用剂量为1.72×1019 n/cm2和1.67×1020 n/cm2的中子对掺氮6H-SiC单晶进行辐照,利用紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱等方法研究了辐照引起的晶格损伤及随退火温度的回复过程.结果表明:中子辐照产生的大量缺陷使SiC的光吸收明显增加;光学带隙能随辐照剂量的增加而降低,这与禁带中引入的局域态缺陷能级有关.光吸收边出现强烈的连续吸收可能归因于辐照产生的不同类型缺陷簇或局部非晶区域的光散射.对两个剂量辐照的样品进行室温到1600℃的等时退火,发现两个剂量辐照产生的晶格损伤所需的退火回复温度不同,但退火回复过程都呈现出以800℃为转折点的两个相同阶段.     

退火温度对In2O3（ZnO）m超晶格纳米线的拉曼光谱的影响

采用化学气相沉积方法,在硅衬底上合成了In2O3(ZnO)m超晶格纳米线。扫描电镜的测试结果表明,纳米线的直径和长度分别在80～100 nm和15～25μm之间。透射电镜图像显示,In-O层与In/Zn-O block沿纳米线生长方向<0001>交替堆垛。在不同温度下对样品进行退火并利用拉曼散射技术对处理后的样品进行研究。研究结果发现随退火温度的提高,材料中的VO和Zni减少,AM模和A1(LO)模的逐渐频移到571 cm-1和619 cm-1位置,峰型对称性增强,即退火使In2O3(ZnO)m超晶格纳米线的晶体质量明显提高。最佳的退火温度为1000℃。     

退火温度对Co掺杂CeO2稀磁氧化物薄膜的结构和铁磁性能的影响

采用溶胶-凝胶法,在Si(100)和石英玻璃衬底上制备了3;Co掺杂CeO2稀磁氧化物薄膜,研究了不同退火温度(500 ℃, 600 ℃和700 ℃)对薄膜结构和铁磁性能的影响.XRD 和拉曼光谱结果表明,随着退火温度的升高,薄膜晶化度明显提高.不同退火温度下的3;Co掺杂CeO2薄膜为多晶薄膜,且未破坏CeO2原有的结构.随着退火温度的升高, 晶粒尺寸逐渐增大.另外,3;Co掺杂CeO2薄膜在可见光范围内都有很好的透射率,其室温下的光学带隙Eg随退火温度增加而减小.超导量子干涉磁强计(SQUID)测量表明所有样品都表现出室温铁磁性,随着退火温度的升高,饱和磁化强度和矫顽力增大,700 ℃退火的薄膜具有最大的饱和磁化强度和最大的矫顽力.不同退火温度导致样品的磁性有了明显的变化,这源于磁性产生的不同机理.可见薄膜的结构最终影响了其铁磁性能.     

温度对SiO2表面上磁控溅射制备Ge纳米点的生长模式和尺寸的影响

采用磁控溅射技术在SiO2/Si(100)表面上制备了一系列不同生长温度的Ge纳米点样品.原子力显微镜(AFM)的实验结果表明:不同衬底温度下Ge纳米点在SiO2薄膜上的生长模式和尺寸分布有所不同.当衬底生长温度达到500 ℃时,SiO2开始与Ge原子发生化学反应,并形成"Ge纳米点的Si窗口".在此温度条件下,外延生长实验可获得尺寸均匀且密度高达3.2×1010 cm-2的Ge纳米点.     

快速退火对PZT铁电薄膜结构的影响

采用射频磁控溅射方法在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备出(PZT)铁电薄膜,在550℃、600℃、650℃、700℃几个温度下对薄膜进行了快速退火热处理,并在退火处理后用X射线衍射、原子力显微镜和热释电系数测试系统研究了PZT铁电薄膜的薄膜结构、表面形貌及热释电性能.在650℃快速退火后,PZT铁电薄膜已经形成较好的钙钛矿相结构,并获得了较好的热释电性能,热释电系数达到1.5×10-8C·cm-2·k-1.     

6H-SiC晶片的退火处理

本文在背景Ar气压力为8×104Pa、温度为1800～2000℃的条件下,对升华法生长SiC单晶的籽晶进行了原位退火处理,利用原子力显微镜和光学显微镜对退火后的6H-SiC晶片表面进行了观察,研究了退火温度和时间对晶片表面的影响.发现经过退火处理后的籽晶表面存在规则的生长台阶,有助于侧面生长模式的发展,进一步有助于台阶流生长模式的发展.通过对籽晶的退火处理,降低了螺旋生长中心的密度,从而减少多型夹杂、小角度晶界和微管等缺陷的出现,提高了晶体质量.     

Ni离子注入SiO_2的表面形貌和光学吸收性能研究

室温下,将能量为60 keV,剂量范围在1×1016~1×1017/cm2的Ni离子注入到SiO2中。随后将样品在Ar气中退火(400~1000℃)。采用原子力显微镜(AFM),掠入射X射线衍射(GXRD),紫外-可见分光光度计(UV-Vis)对退火前后样品的表面形貌,Ni纳米颗粒的形成和热演变过程以及样品光吸收性能进行分析表征。结果表明:剂量为1×1016/cm2的样品退火前后均未能形成纳米颗粒;剂量为5×1016/cm2和1×1017/cm2的样品中形成了纳米颗粒,退火后颗粒长大,样品表面凸起(Ni纳米颗粒)高度增加,数量减少。SiO2中Ni纳米颗粒的光吸收带在310~520 nm,800℃后光吸收带变得明显且伴随峰位蓝移。经1000℃退火后,Ni纳米颗粒被热分解的O氧化为NiO纳米颗粒,NiO纳米颗粒的光吸收带位于300 nm附近。     

Ar气氛下退火处理对6H-SiC晶片表面结构的影响

本文对物理气相传输法生长的三片2英寸掺氮6H-SiC晶片,分别在不同温度下进行退火处理.采用原子力显微镜(AFM)对SiC晶片表面结构进行表征,研究了不同温度和偏角度对SiC晶片表面结构的影响.发现Ar气氛下高温退火处理可以在晶片表面形成规则的台阶条纹,说明Ar气氛下的高温退火处理对SiC晶片表面有一定的刻蚀作用.     

掺硼纳米晶粒多晶Si薄膜的结构特征与电学特性

采用低压化学气相沉积(LPCVD)工艺,以SiH4作为反应气体源和B2H6作为硼(B)掺杂剂,在单晶Si或石英表面上,通过原位掺杂制备了掺B的纳米晶粒多晶Si(nc-poly-Si(B))薄膜.利用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和拉曼光谱等手段,检测和分析了沉积膜层的表面形貌、晶粒尺寸和密度分布等结构特征.结果表明,在典型工艺条件下,获得了晶粒尺寸为大约15 nm和密度分布为大约9 × 1010cm-2的nc-poly-Si(B)薄膜.样品经退火处理后,Si晶粒尺寸变大,排列更加有序,而且电导特性明显改善.利用常规四探针法测量了样品的薄层电阻.并讨论了B掺杂浓度和退火温度对薄膜电学性质的影响.     

温度对快速热退火制备多晶硅薄膜结构与电学性能的影响

采用快速热退火方法对热丝CVD沉积的非晶硅薄膜进行了晶化处理.利用傅里叶红外光谱研究了非晶硅薄膜脱氢处理前后Si-Hx含量的变化;用X射线衍射(XRD),拉曼(Raman)光谱和扫描电子显微镜研究了硅薄膜的结构性能与退火温度的关系;利用电导率测试研究了硅薄膜的电学性能对退火温度的依赖性.研究发现,脱氢处理可以有效的抑制快速热退火引起的硅薄膜中微裂纹的出现.随着退火温度由700℃升高至1100℃,硅薄膜的结晶性逐渐升高,在1100℃下快速热退火15 s制备的多晶硅薄膜的晶化率高达96.7;.同时,硼掺杂硅薄膜的电导率也由700℃退火的1.39×10-6 S·cm-1提高至1100℃退火的16.41 S·cm-1,增大了7个数量级.