退火及溅射气氛对氮化硅薄膜光致发光的影响

利用射频磁控反应溅射方法制备富硅的氮化硅薄膜。衬底材料为抛光的硅片,靶材为硅靶,在Ar-N₂气环境下,通过改变两种气体的组分比来改变样品成分,并在高纯N₂气氛下对其进行高温退火处理。用X射线光电子能谱(XPS)和X射线衍射(XRD)对样品进行了表征,并测试了样品的光致发光谱 (PL)。实验结果表明：X射线光电子能谱中出现了Si—N键合结构,同时还有少量的Si—O键生成,通过计算得出Si/N比值约为1.51,制备出了富硅的氮化硅薄膜;薄膜未经退火前,在可见光区域没有观察到明显的光致发光峰,经过高温退火后,XRD中新出现的衍射峰证实了纳米硅团簇的生成,PL图谱中在可见光区域出现了光致发光峰的蓝移现象,结合XRD结果,用纳米晶的量子限域效应对上述现象进行了合理解释。     

硼(氮、氟)掺杂对TiO2纳米颗粒光学性能的影响

利用X射线衍射谱、拉曼光谱和紫外-可见光吸收光谱研究了硼(氮、氟)掺杂对TiO₂纳米颗粒光学性能的影响.X射线衍射谱和拉曼光谱结果表明,掺硼(氮、氟)对TiO₂纳米颗粒的锐钛矿相晶体结构无明显影响,而其锐钛矿晶格出现畸变(c/a值增大),这被归因于掺杂原子对TiO₂纳米颗粒表面氧原子缺位沿晶格c轴方向的占据.另外,掺硼(氮、氟)TiO₂纳米颗粒吸收带红移与TiO相似文献   

低温固相反应法制备的NiFe2O4纳米颗粒的结构与磁性

采用低温固相反应法制备了晶粒尺寸在8—47nm之间的NiFe₂O₄纳米颗粒系列样品，用X射线衍射仪(XRD)、高分辨中子粉末衍射谱仪、振动样品磁强计和超导量子干涉仪等对样品的晶体结构、宏观磁性和纳米颗粒的表面各向异性进行了分析研究.XRD和中子衍射测量结果显示纳米颗粒的晶格常数略高于块体材料，样品的氧参量表明纳米颗粒的晶格畸变程度没有块体材料严重.相对块体材料，纳米颗粒具有较小的磁化强度、较大的矫顽力和各向异性能密度.纳米颗粒从多畴转变为单畴的临界尺寸约为40nm，超顺磁性临界尺寸约为16nm.     

基于薄膜电极溶胶修饰的染料敏化太阳电池光电特性研究

染料敏化太阳电池(DSC)中的纳米薄膜电极 是决定太阳电池光电转换性能的重要组成部分. 为改善薄膜电极特性, 采用了不同浓度的TiO₂溶胶对DSC光阳极导电玻 璃和纳米TiO₂多孔薄膜进行不同方式的界面处理. 利用X射线衍射方法对制备得到的多孔薄膜以及溶胶经高温处理 后致密层中纳米TiO₂颗粒的尺寸及晶型进行了测试. 采用高分辨透射电子显微镜和场发射扫描电子 显微镜观察了纳米颗粒及薄膜微结构形貌. 采用强度调制光电流谱/光电压谱分析了TiO₂溶 胶的不同处理方式对电子传输和复合的影响. 在100 mW· cm^-2光强以及暗环境下分别测试了DSC的伏安输出性能以及暗电流. 结果表明, 不同浓度和处理方式均能较好地抑制暗电流. 溶胶处理后光生电子寿命τ_n延长, 电子传输平均时间τ_d相应缩短. 采用浓度为0.10 mol·L^-1的 溶胶对导电玻璃和多孔膜同时处理, DSC的宏观输出特性最佳, 短路电流密度J_sc提高了10.9%, 光电转换效率η提高了11.9%.     

氮化硅/钽硅X射线光刻掩模研制及应用

经过三十多年的研发, 接近式X射线光刻技术已经非常成熟,其具有分辨率高、焦深大、工艺宽容度大、产量高等诸多优点.对于X射线掩模吸收体材料, 如果选择金, 只能采用电镀工艺, 而且金会污染硅基集成电路；而钽硅材料可以采用干法刻蚀工艺, 不会污染硅基集成电路, 是一种理想的X射线掩模吸收体材料.本文论述了氮化硅/钽硅X射线掩模制作工艺, 不同于常规工艺, 电子束光刻显影后, 以ZEP520电子束光刻胶作为阻挡层,SF₆/CHF₃作为反应气体, 电感耦合等离子体直接刻蚀钽硅薄膜.初步的实验结果证明了这种X射线掩模制作工艺是可行的.     

不同氮流量制备Mn3CuNx薄膜及其电、磁输运性质的研究

采用对靶磁控溅射方法在单晶Si(100)基片上制备了反钙钛矿结构的Mn₃CuN_x薄膜.通过控制制备过程中的反应气体氮气(N₂) 流量(N₂/Ar+N₂), 研究了氮含量对Mn₃CuN_x薄膜结构及物理性能的影响.分别利用X射线衍射仪、俄歇电子能谱、 原子力显微镜、X射线光电子能谱、物理性能测试系统和超导量子干涉仪, 对所制备薄膜的晶体结构、成分、表面形貌和电、磁输运性质进行了测试.结果表明:制备的薄膜均为反钙钛矿立方结构,且沿 (200) 晶面择优生长.随着氮含量的增大,薄膜表面粗糙度和颗粒度尺寸逐渐增大, 导致电阻率增加.氮含量对薄膜的电输运性质没有影响,所有薄膜电阻率均随着温度的降低逐渐增大, 呈现半导体型导电行为,这与对应的块体材料结果相反.Mn₃CuN_x薄膜随着测试温度的增大发生了 亚铁磁到顺磁的磁转变,且N含量的增大降低了磁有序转变温度,主要是由于N缺陷对Mn₆N八面体结构中 磁交换作用的影响所致.     

超声强化合成MgFe2O4纳米颗粒及其机理研究

用超声水解方法制备MgO纳米颗粒,用化学沉淀法制备α-Fe₂O₃纳米颗粒,将MgO/α-Fe₂O₃混合体常温下超声活化2h,400℃固相合成制备出MgFe₂O₄纳米颗粒.通过X射线衍射和透射电子显微镜测试产品的化学成分、晶体结构和形貌尺寸,分析声化学反应机理及其影响因素.研究结果表明:所制备的MgFe₂O₄为尖晶石铁氧体,颗粒尺寸分布在20-30nm之间,粒度分布均匀;超声空化效应提高了化学反应活性、增加反应物的比表面积和反应物之间的接触面积,促进固相合成反应速度,降低反应温度,实现了一般条件下难以完成的化学反应.     

Co:BaTiO3/Si(100)纳米复合薄膜制备、微结构及其紫外光电子能谱研究

采用脉冲激光气相沉积(PLD)方法，在Si(100)晶面上制备了Co:BaTiO₃纳米复合薄膜.采用X射线衍射(XRD)结合透射电镜(TEM)方法研究了两种厚度Co:BaTiO₃纳米复合薄膜的晶体结构，当薄膜厚度约为30 nm时，薄膜为单一择优取向；当薄膜厚度约为100nm时，薄膜呈多晶结构.原子力显微镜(AFM)分析表明，当膜厚为30nm时，薄膜呈现明显的方形晶粒.采用紫外光电子能谱(UPS)研究了Co的价态和Co:BaTiO₃纳米复合薄     

镶嵌有纳米硅的氮化硅薄膜键合特性分析

采用螺旋波等离子体化学气相沉积(HWPCVD)技术制备了非化学计量比的氢化氮化硅薄膜,对所沉积样品及氮气环境中920 ℃退火样品的微观结构及键合特性进行了分析。Raman散射结果表明,薄膜中过量硅以非晶纳米粒子形式存在,退火样品呈现纳米晶硅和氮化硅的镶嵌结构。红外吸收和可见光吸收特性比较结果显示,薄膜样品的微观结构依赖于化学计量比以及退火过程,硅含量较低样品因高的键合氢含量而表现出低的纳米硅表面缺陷态密度;退火过程将引起Si—H和N—H键合密度的减少,因晶态纳米颗粒的形成,退火样品表现出更高的结构无序度。     

工作压强对硅掺杂辉光放电聚合物结构和性能的影响

采用辉光放电聚合技术,在不同工作压强条件下制备了掺硅的辉光放电聚合物(Si-GDP)薄膜.并采用傅里叶变换红外吸收光谱和X射线光电子能谱(XPS)对Si-GDP薄膜进行了表征,分析了压强变化对其内部结构及成分的影响.利用紫外—可见光谱对Si-GDP薄膜的光学带隙进行了分析.结果表明:Si-GDP薄膜中Si元素主要以Si—C,Si—H,Si—O,Si—CH₃的键合形式存在;随着工作压强的增大,薄膜中Si—C键相对含量先减小后增加;从Si-GDP薄膜的XPS分析可以发现,C—C与C C含 关键词： 硅掺杂辉光放电聚合物薄膜 工作压强 傅里叶变换红外吸收光谱 X射线光电子能谱     

高温退火处理下SiNx薄膜组成及键合结构变化

采用等离子增强化学气相沉积法, 以氨气和硅烷为反应气体, p型单晶硅为衬底, 低温下(200 ℃)制备了非化学计量比氮化硅(SiN_x)薄膜. 在N₂氛围中, 于500–1100 ℃范围内对薄膜进行热退火处理. 室温下分别使用Fourier变换红外吸收(FTIR)光谱技术和X射线光电子能谱(XPS)技术测量未退火以及退火处理后SiN_x薄膜的Si–N, Si–H, N–H键键合结构和Si 2p, N 1s电子结合能以及薄膜内N和Si原子含量比值R的变化. 详细讨论了不同温度退火处理下SiN_x薄膜的FTIR和XPS光谱演化同薄膜内Si, N, H原子间键合方式变化之间的关系. 通过分析FTIR和XPS光谱发现退火温度低于800 ℃时, SiN_x薄膜内Si–H和N–H键断裂后主要形成Si–N键; 当退火温度高于800 ℃时薄膜内Si–H和N–H键断裂利于N元素逸出和Si纳米粒子的形成; 当退火温度达到1100 ℃时N₂与SiN_x薄膜产生化学反应导致薄膜内N和Si原子含量比值R增加. 这些结果有助于控制高温下SiN_x薄膜可能产生的化学反应和优化SiN_x薄膜内的Si纳米粒子制备参数. 关键词： x薄膜')" href="#">SiN_x薄膜 Fourier变换红外吸收光谱 X射线光电子能谱 键合结构     

包含硅量子点的富硅SiNx 薄膜结构与发光特性

采用等离子体增强化学气相沉积法, 以NH₃与SiH₄为反应气体, n型单晶硅为衬底, 低温(220 ℃)沉积了富硅氮化硅(SiN_x)薄膜. 在N₂氛围中, 于500–1100 ℃ 范围内对样品进行了热退火处理. 采用Raman 光谱技术分析了薄膜内硅量子点的结晶情况, 结果表明, 当退火温度低于950 ℃时, 样品的晶化率低于18%, 而当退火温度升为1100 ℃, 晶化率增加至53%, 说明大部分硅量子点都由非晶态转变为晶态. 实验通过Fourier 变换红外吸收(FTIR)光谱检测了样品中各键的键合结构演变, 发现Si–N键和Si–H键随退火温度升高向高波数方向移动, 说明了薄膜内近化学计量比的氮化硅逐渐形成. 实验还通过光致发光(PL)光谱分析了各样品的发光特性, 发现各样品中均有5个发光峰, 讨论了它们的发光来源, 结合Raman光谱与FTIR光谱表明波长位于500–560 nm的绿光来源于硅量子点, 其他峰则来源于薄膜内的缺陷态. 研究了硅量子点的分布和尺寸对发光带移动的影响, 并根据PL峰位计算了硅量子点的尺寸, 其大小为1.6–3 nm, 具有良好的限域效应. 这些结果有助于制备尺寸不同的硅量子点和基于硅量子点光电器件的实现. 关键词： 硅量子点 氮化硅薄膜 光致发光 Fourier 变换红外吸收     

薄膜硅/晶体硅异质结电池中本征硅薄膜钝化层的性质及光发射谱研究

本文采用甚高频等离子体化学气相沉积技术 (VHF-PECVD) 制备薄膜硅/晶体硅异质结电池中的本征硅薄膜钝化层, 光发射谱 (OES) 测量技术研究了硅薄膜沉积过程中等离子体发光谱随时间的变化. 结果表明: 在实验优化条件下等离子体发光谱很快达到稳定 (大约25 s), 并且SiH^*/H_α^* 的比值随时间变化较小, 避免了生长过程中硅薄膜结构的不均匀性, 这主要是SiH₄没有完全耗尽避免了SiH₄的反向扩散. 进一步研究了沉积参数对稳态发光谱和硅薄膜性质的影响, 结果表明: 随着硅烷浓度增加, H_α^*峰强度减小, SiH^*峰强度增加, 薄膜从微晶转变成非晶, 非晶硅薄膜钝化效果好; 随着沉积气压增大, H_α^*和 SiH^*峰强度先增加后减小, 高气压下H_α^*和 SiH^*峰强度下降主要是反应前驱物的聚合形成高聚合物, 不利于形成高质量的硅薄膜, 因此钝化效果下降; 随着反应功率密度增加, H_α^*和 SiH^*峰强度增大, 当功率密度为150 mW/cm² 趋于饱和, 硅薄膜的致密度和钝化效果也开始下降, 50 mW/cm²的低功率密度下硅薄膜钝化效果差可能是由于原子H 浓度低, 不能完全钝化单晶硅表面的悬挂键. 关键词： 薄膜硅 异质结 光发射谱 钝化     

Formation of luminescent (NH4)2SiF6 phase from vapour etching-based porous silicon

In this paper we describe the formation of a luminescent (NH₄)₂SiF₆ via porous silicon (PS) obtained from HNO₃/HF vapour etching (VE) silicon (Si) substrates. It was found that at specific conditions, PS transforms in a luminescent thick white powder (WP) layer. Scanning electron microscopy (SEM) revealed that the WP has a coral-like structure. It was also found that PS persists as an intermediate layer between the Si substrate and the WP, and seems to be the seed that transforms into the WP. SEM microanalysis show that the WP is essentially composed of silicon (Si), nitrogen (N) and fluorine (F). Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy investigations show that this WP contains SiF₆²⁻ and NH₄⁺ ions and N---H chemical bonds. X-ray diffraction (XRD) patterns of the WP confirm that a (NH₄)₂SiF₆ cubic phase is concerned. SEM microanalyses show an excess of Si in the WP matrix. FTIR spectroscopy and XRD analysis reveal the presence of crystalline Si particles and SiO_x, both originating from the excess of Si. The (NH₄)₂SiF₆ WP phase emits an intense photoluminescence (PL) band, shifted towards higher energies as compared to the starting PS layer. The possible origin and mechanism of the luminescence emission was discussed taking into account the ability of small SiO_x-surrounded Si particles to emit PL at rather high energy. The wide range variation of the thickness of the (NH₄)₂SiF₆ WP may be easily used for the grooving of Si wafers.     

Dependence of Optical Absorption in Silicon Nanostructures on Size of Silicon Nanoparticles

The amorphous silicon nanoparticles (Si NPs) embedded in silicon nitride (SiN_x) films prepared by helicon wave plasma-enhanced chemical vapor deposition (HWP-CVD) technique are studied. From Raman scattering investigation, we determine that the deposited film has the structure of silicon nanocrystals embedded in silicon nitride (nc-Si/SiNx) thin film at a certain hydrogen dilution amount. The analysis of optical absorption spectra implies that the Si NPs is affected by quantum size effects and has the nature of an indirect-band-gap semiconductor. Further, considering the effects of the mean Si NP size and their dispersion on oscillator strength, and quantum-confinement, we obtain an analytical expression for the spectral absorbance of ensemble samples. Gaussian as well as lognormal size-distributions of the Si NPs are considered for optical absorption coefficient calculations. The influence of the particlesize-distribution on the optical absorption spectra was systematically studied. We present the fitting of the optical absorption experimental data with our model and discuss the results.     

Optical and physicochemical properties of hydrogenated silicon nitride thin films: Effect of the thermal annealing

The effect of thermal annealing on the optical and physicochemical properties of hydrogenated silicon nitride films was studied. These films were deposited by plasma-enhanced chemical vapor deposition from a mixture of silane, ammonia, and nitrogen. Subsequently, the films were annealed at various temperatures ranging from 400°C to 1000°C. The properties of the films were studied using ellipsometry and Fourier transform infrared spectroscopy. The Maxwell Garnet model considers the silicon nitride material as heterogeneous with three distinct phases: silicon, stoichiometric silicon nitride, and hydrogen. Based on the ellipsometric analysis, the annealing treatment leads to reduce the volume fraction of both hydrogen and silicon. As a result, the stoichiometry parameter significantly increases from 1.24 to 1.32 making it closer to the stoichiometric silicon nitride one. According to the infrared data, a noticeable decrease in the total hydrogen concentration in the films was obtained with respect to the annealing temperature.     

A12o3钝化及其在晶硅太阳电池中的应用

介绍了A1203的材料性质及其原子层沉积制备方法,详细阐述了该材料的钝化机制（化学钝化和场效应钝化）,并从薄膜厚度、热稳定性及叠层钝化等角度阐释其优化方案．概述了Al203钝化在晶体硅太阳电池中的应用,主要包括钝化发射极及背面局部扩散电池和钝化发射极及背表面电池．最后,对A1203钝化工艺的未来研究方向和大规模的工业应用进行了展望．     

镶嵌在氢化氮化硅中纳米非晶硅粒子光吸收的模拟

采用量子限制效应模型对镶嵌有纳米非晶硅粒子的氢化氮化硅薄膜的光吸收进行了理论模拟,探讨了由吸收谱分析给出该结构薄膜光学参数的方法,并通过对不同氮含量样品的讨论给出了量子限制效应和纳米硅粒子表面的结构无序对薄膜光吸收特性的影响规律。分析结果表明,随氮含量的增加,薄膜有效光学带隙增大,该结果与薄膜中纳米硅粒子平均尺寸的减小引起的量子限制效应的增强相关,而小粒度纳米硅粒子比例增加所引入的较高微观结构无序度和较多缺陷将会导致薄膜低能吸收区吸收系数增加。     

Hydroxyapatite coating on porous silicon substrate obtained by precipitation process

Hydroxyapatite Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂ (HAP) is known as a bioactive and biocompatible material, HAP coatings were used to improve the biocompatible of substrate by many researcher, In this work, HAP thin films on porous silicon (PS) substrates have been prepared by aqueous precipitation method with rapid thermal annealing (RTA) processes. The HAP films had been prepared under the annealing temperature ranging from 300 to 1000 °C. By the measurement of X-ray diffraction (XRD), it was found that for the crystallinity optimization, the heat-treatment at 850–950 °C for 1 h would be favorable. Atomic force microscopy (AFM) and scanning electron microscope (SEM) measurements reveal a dense and smooth surface of the HAP film, and tightly adherence of the coating on porous silicon substrate after sintered. Thus, by this method, porous silicon could be increased its bioactivity and so that could be used in the biomedical area.     

多晶硅薄膜低温生长中晶粒大小的控制

以SiCl4H2为气源,用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)方法低温快速沉积多晶硅薄膜.实验发现,在多晶硅薄膜的生长过程中,气相空间各种活性基团的相对浓度是影响晶粒大小的重要因素,随功率、H2/SiCl4流量比的减小和反应室气压的增加,晶粒增大.而各种活性基团的相对浓度依赖于PECVD工艺参数,通过工艺参数的改变,分析生长过程中空间各种活性基团相对浓度的变化,指出“气相结晶”过程是晶粒长大的一个重要因素. 关键词： 气相结晶 多晶硅薄膜 晶粒生长 SiCl4