纳米硅薄膜

非晶态硅薄膜是当前重要的人工功能材料,它具有亚稳态结构,具有一系列不同于晶态硅的特征.十余年来,用非晶硅薄膜材料已研制成各种类型的非晶态半导体新器件[1].然而,由于这种材料本身还存在一些弱点,如结构上的亚稳状态及不稳定性,工艺上不易做到很好的重复,有较强的光感生效应及热不稳定性;迁移率及载流子寿命远低于晶态硅等,因而它的进一步开发和应用受到了限制. 如何改进非晶硅薄膜材料的性能、质量以及寻求提高迁移率、载流子寿命这些重要参数是当务之急.近几年,国外不少研究工作又重新回到探索和改进非晶硅薄膜材料性能上来,从薄膜沉…     

纳米硅薄膜退火特性

对使用等离子体增强化学汽相沉积(PECVD)法在不同淀积条件下制备的非晶硅(a-Si:H)、微晶硅(μc-Si:H)和纳米硅(nc-Si:H)薄膜在200—600℃温度范围进行常规退火研究。用共振核反应技术测量了样品中氢含量C_H值及退火对氢含量及其分布的影响。通过室温下对暗电导率的测量得到退火对nc-si:H薄膜电导率的影响,并与a-Si:H,μc-Si:H薄膜的退火行为作了比较。使用紫外/可见/近红外分光光度计对样品透射率进行了测量,分析计算得到了退火温度T_a与ac-Si:H薄膜光学带隙E_g~(o 关键词：     

磷掺杂纳米硅薄膜的研制

用PECVD薄膜沉积方法,成功地制备了磷掺杂纳米硅(nc-Si:H(P))薄膜.用扫描隧道电镜(STM)、Raman散射、傅里叶变换红外吸收(FTIR)谱、电子自旋共振(ESR)、共振核反应(RNR)技术对掺磷纳米硅进行了结构分析,确认了样品的微结构为纳米相结构.掺磷后膜中纳米晶粒的平均尺寸d减小,一般在25—45nm之间,且排列更加有序.掺磷nc-Si:H膜具有较高的光吸收系数,光学带隙在173—178eV之间,和本征nc-Si:H相同.掺杂nc-Si:H薄膜电导率在10^-1关键词：     

纳米硅薄膜的光致发光特性

用等离子体增强化学汽相淀积法系统制备了发光纳米硅(nc-Si∶H)薄膜.讨论了晶粒尺寸和表面结构对光致发光(PL)谱的影响.用量子限制-发光中心模型解释了nc-Si∶H的PL.研究了PL谱的温度特性.温度从10K上升到250K，PL峰值红移了54meV，且PL强度衰减了两个数量级. 关键词：     

含纳米硅微粒的富硅二氧化硅的蓝色薄膜交流电致发光

用磁控射频反应溅射制备了含纳米硅微粒的富硅ＳｉＯ２薄膜并获得蓝色的交流薄膜电致发光，通过热退火结合喇曼散射等手段判定蓝色发光谱带与富硅ＳｉＯ２薄膜的纳米硅晶粒有关。     

PECVD纳米晶粒硅薄膜的可见电致发光

在用等离子体增强化学汽相淀积的嵌有纳米晶粒硅薄膜中观测到电致发光．发光谱处在500—800nm之间，它有两个分别位于630—680nm和730nm附近的峰，两个峰的强度与薄膜的电导率有密切关系．根据这种材料的结构特性对载流子的传导通道进行了讨论，并且对发光机制进行了初步解释 关键词：     

一种纳米硅薄膜的传导机制

基于对实验和理论的分析，提出一种异质结量子点隧穿（HQD）模型，并导出了纳米硅薄膜电导率完整的表达式．其主要思想是，纳米硅薄膜中的微晶粒（几个纳米大小）具有量子点特征，在微晶粒与界面之间由于两者能隙的差异构成晶间势垒，这类似于多晶硅中经常使用的晶间势垒模型（GBT）．考虑到量子点中的单电子隧穿特征，认为纳米硅薄膜中的电传导是由微晶粒中电子弹道式输运与单电子越过势垒的隧穿构成的．这就是HQD模型的主要内容，理论结果与实验相符 关键词：     

纳米硅薄膜光吸收谱的研究

用恒定光电导法测量了纳米硅(其晶粒尺寸为3-5nm,晶态成分比X_c为45％—50％)薄膜在0.9—2.5eV范围的光吸收谱。分析了在不同光子能量范围可能存在的对光电导作主要贡献的几种光跃迁过程,以及随着X_c的增加,材料由非晶、微晶转变为纳米硅薄膜时光吸收谱的变化。发现纳米硅晶粒之间的界面区(平均厚度约为1nm)中载流子的跃迁及传输过程对整个范围的光吸收谱起主导作用。联系纳米硅的这种特殊结构解释了有关实验结果。 关键词：     

薄膜生长中的表面动力学(Ⅰ)

本文较全面地从理论上研究了薄膜生长过程中原子在表面上的和种动力学表现，涉及的内容包括亚单层生长时，原子在表面上的扩散，粘接，成核，以及已经形成的原子岛之间的相互作用，兼并，失稳，退化等一系列过程，作为研究的基础。在本文的第一部分（即0-6章）中，我们首先介绍了目前这方面理论研究中所主要使用的各种方法。例如，第一性原理计算，分子动力学模拟。蒙特卡罗模拟。速率方程和过渡态（TST）理论等。基于这些研究。我们介绍给读者为什么原子成岛时在低温下选择分形状，而在高温时则选择紧致状。这一过程可以用经典的扩散子限制集聚理论（Diffusion-Limited Aggregation,DLA)。然而当有表面活性剂存在时形核的规律安全相反，由此提出了一个反应限制集聚理论（Reaction-Limited Aggregation,RLA)，这两个理论目前可以很好的解释亚单层生长时的一般形核规律。接下来我们讨论了长程相互作用对生长初期原子形核的影响。并进一步得出了相应的标度理论。在第6章我们系统地研究了分了吸附对二维原子岛形状的控制性，从而提出了边-角原子扩散的对称破缺模型。     

超薄膜外延生长的计算机模拟

对超薄膜的生长过程进行了计算机模拟，得到与实验结果一致的团簇生长形貌及“台阶流动”结果，分析了邻晶面偏离角对成核密度等的影响，并计算了台阶流动的阈值及团簇的分形维数. 关键词：     

NANO-CRYSTALLINE SILICON FILMS PRODUCED BY LAYER-BY-LAYER DEPOSITION TECHNIQUE AND THEIR NOVEL PROPERTIES

We have applied the layer-by-layer deposition technique to the growth of nano-crystalline silicon films by varying the hydrogen plasma exposure time. The tailoring effect of hydrogen plasma has been studied, The novel optical and electronic proper-ties of these films have also been reported.     

NANO-CRYSTALLINE SILICON FILMS PRODUCED BY LAYER-BY-LAYER DEPOSITION TECHNIQUE AND THEIR NOVEL PROPERTIES

We have applied the layer-by-layer deposition technique to the growth of nano-crystalline silicon films by varying the hydrogen plasma exposure time. The tailoring effect of hydrogen plasma has been studied, The novel optical and electronic proper-ties of these films have also been reported.     

化学发光光谱的计算机模拟及应用

本文报道了模拟计算化学发光光谱的基本原理和程序编写。以双原子分子ＮＯ（Ａ＾２Σ→Ｘ＾２Π）跃迁为例，系统介绍了模拟的过程和相应的理论处理。同时讨论了常用的面积比方法存在的问题以及光谱模拟在微观反应动力学中对于探讨反应机理的应用。     

金刚石/硅(001)异质界面的分子动力学模拟研究

采用分子动力学方法模拟研究了未重构的金刚石/硅(001)面相接触时界面层原子的弛豫过程及所形成的异质界面的结构特征.硅碳二元系统中原子间的相互作用采用Tersoff多体经验势描述.弛豫前沿[110]与[110]方向界面碳硅原子数之比均为3∶2.界面碳硅原子总数之比为9∶4.弛豫后金刚石与硅界面处晶格匹配方式改变为[110]方向基本上以3∶2关系对准,而[110]方向大致以1∶1关系对准.相应地,界面碳硅原子总数之比接近3∶2.界面下方部分第二层硅原子在弛豫过程中向上迁移至界面是引起这种变化的原因,同时该层其他原子及其底下一到两个原子层厚度的区域在[001]方向上出现一定程度的无序化转变倾向.金刚石/硅异质界面处的硅碳原子发生强烈键合,形成平均键长为0.189nm的硅碳键.研究证实,晶格匹配主要呈现界面及其附近硅原子迎合界面碳原子排列的特点. 关键词： 金刚石 硅 异质界面 分子动力学     

硅纳米薄膜法向热导率的进一步分析

应用非平衡分子动力学方法进一步研究了平均温度为300K、厚度为2.715nm-43.44nm的单晶硅薄膜的法向热导率,模拟结果表明,薄膜热导率低于同温度下单晶硅的实验值,存在显著的尺寸效应,当膜厚度在20nm以下时,法向热导率随尺度减小而线性减小,当膜厚度大于20nm时法向热导率随尺度呈现二阶多项式变化。法向热导率的变化规律与面向热导率的变化规律类似,表明薄膜厚度和表面晶格结构对声子传热影响的复杂性。     

薄膜中缩聚型分形的计算机模拟

在计算机生成的二维多晶上，利用不均匀晶粒的熟化机理，对薄膜中的缩聚型分形进行了计算机模拟．分析了影响缩聚过程的各主要因素，引入了三个参数：晶界速率因子ｂ，弛豫范围Ｌ和周界曲率因素Ｕ．在一定的参数范围内，均可得到与实验图像相类似的多分叉的分形图样     

薄膜生长的理论模型与Monte Carlo模拟

用Monte Carlo方法模拟了薄膜的二维生长.引入Morse作用势描述粒子间的相互作用情况,研究了相互作用范围α对薄膜生长初期形貌的影响.薄膜的生长经历了由临界核的形成、团的长大、形成迷津结构到连续成膜4个阶段.模拟结果表明,随着沉积粒子数的增加,成团粒子所占百分比下降.这与实际情况相符. 关键词： 薄膜生长 Monte Carlo方法 Morse势