掺钛化学腐蚀法制备发光稳定的多孔硅

本文采用掺钛化学腐蚀法制备出了发光稳定性和均匀性都较好的多孔硅 (PS)。存放和退火试验表明 ,光致发光 (PL)谱峰位不蓝移 ,强度不衰减。多孔硅发光稳定性的提高归因于制备过程中样品表面原位氧和钛的钝化。钛的浓度和腐蚀时间对PL强度有明显影响 ,最佳钛浓度约为 0 0 8mol·L- 1 ,最佳腐蚀时间约为 2 0min。掺钛化学腐蚀法制备的PS的光激发过程符合量子限域机制 ,而其PL过程却与量子限域模型不符 ,这表明其光发射过程不是带 带直接跃迁产生的 ,即存在一个表面态     

多孔硅光致发光峰半峰全宽的压缩

硅发光对于在单一硅片上实现光电集成是至关重要的.目前已有的使硅产生发光的方法有:掺杂深能级杂质、掺稀土离子、多孔硅、纳米硅以及Si/SiO₂超晶格.声空化所引发的特殊的物理、化学环境为制备光致发光多孔硅薄膜提供了一条重要的途径.实验表明,声化学处理对于改善多孔硅的微结构,提高发光效率和发光稳定性都是一项非常有效的技术.超声波加强阳极电化学腐蚀制备发光多孔硅薄膜,比目前通用的常规方法制备的样品显示出更优良的性质.这种超声波的化学效应源于声空化,即腐蚀液中气泡的形成、生长和急剧崩溃.在多孔硅的腐蚀过程中,由于超声波的作用增加了孔中氢气泡的逸出比率和塌缩,有利于孔沿垂直方向的腐蚀,使多孔硅光致发光峰的半峰全宽压缩到了3.8nm.     

声空化物理化学综合法制备发光多孔硅薄膜的微结构与发光特性

声空化所引发的特殊的物理、化学环境为制备高效发光的多孔硅薄膜提供了一条重要的途径.实验结果表明，声化学处理对于改善多孔硅的微结构，提高发光效率和发光稳定性都是一项非常有效的技术.超声波加强阳极电化学腐蚀制备发光多孔硅薄膜，比目前通用的常规方法制备的样品显示出更优良的性质.这种超声的化学效应源于声空化，即腐蚀液中气泡的形成、生长和急剧崩溃，在多孔硅的腐蚀过程中，孔中的氢气泡，由于超声波的作用增加了逸出比率和塌缩，有利于孔沿垂直方向的腐蚀. 关键词： 声空化方法 微结构 发光特性 多孔硅     

退火氧化生成的硅锗低维结构的光致发光性质

用激光辐照辅助电化学刻蚀的方法加工硅锗薄膜样品,30min后,在样品表面形成了多孔状的结构,该结构在724nm处有很强的光致发光(PL)峰。将该多孔状结构的样品置于高温氧化炉中进行不同时间的退火氧化处理后,发现在不同的退火氧化条件下样品的PL光谱发生了明显的变化。通过分析,作者根据量子受限(QC)和量子限制-发光中心(QCLC)模型,建立了新的量子受限-晶体与氧化物界面态综合模型来解释样品PL发光的变化。     

多孔硅在30~180℃温区光致发光谱的研究

对长期存放在空气中的多孔硅样品和即时制备的多孔硅样品分别在室温~180℃下进行了光致发光（PL）温度效应的研究.两类样品的PL呈现不同的变化规律.前者的PL还表现为双峰,且长波PL峰随温度升高蓝移;后者的PL表现为单峰,且PL峰位随温度升高红移.基于量子限制效应对后者进行了解释;而前者难以用分立的量子限制和表面发光中心模型来解释,实验结果表明两种机制之间可能有较复杂的耦合效应发生.     

多孔硅的光致发光和红外吸收光谱研究

用电化学腐蚀法制备出多孔硅系列样品.室温下具有明亮可见的光致发光.增大电解电流或延长腐蚀时间,发光光谱明显地“蓝移”;提高样品测量温度,发光光谱也明显地“蓝移”。红外吸收光谱表明多孔硅中除了硅丝骨架以外,还含有H、F及O等元素,随着腐蚀时间的增加,F和O原子的相对含量增加.实验结果表明,多孔硅在可见光区的发光现象是一种量子尺寸效应.     

多孔硅拉曼光谱的研究

采用电化学腐蚀的方法制备多孔硅。对不同实验条件下所得到的多孔硅的拉曼光谱进行了分析，确认多孔硅是具有纳米晶结构特征的材料，肯定了量子限制效应在多孔硅光致发光中的作用。     

n型多孔硅光致发光研究

对在无光照条件下,电化学阳极腐蚀方法制备的n型多孔硅进行了光致发光性能研究.在325nm的激发光照射下,多孔硅样品的发光峰在620nm处,其橙红色的发光肉眼可见,并随阳极电流密度与腐蚀时间乘积的增加.先增强,后减弱.其发光峰位置与量子限制效应、表面态及缺陷态有关,发光强度与样品表面深度较浅孔洞所占的面积比成正比.     

电化学法制备的多孔硅发光

在（１１１）晶向的ｎ型单晶硅片上，用电化学腐蚀的方法成功地制备出多孔硅膜，室温下，在３４４ｎｍ波长的光激发时用肉眼观察到明亮的桔红色荧光（５７７ｎｍ）研究了ＨＦ浓度，光照强度，电流密度和电化学腐蚀时间对多孔硅膜的发射波长和发光强度的影响，相应的多孔硅量子线度为１．５ｎｍ。     

掺铒硅多孔化后的光致发光特性

采用一种新的方法制备掺Er多孔硅.首先通过分子束外延法生长Er,O共掺的硅外延层,然后通过常规的电化学阳极腐蚀法将外延层制备成掺Er离子的纳米硅柱结构.由于实现了Er离子在多孔硅中沿深度方向的均匀分布,得到峰宽仅6nm的Er3+本征发光.同时,由于铒与氧共掺于硅柱内部,多孔硅不再需要通过高温后处理引入氧来实现铒的光学激活.实验还对多孔化前后,Er3+的发光强度作出直观的比较,讨论多孔硅可见光及红外光区域的发光对Er3+红外发射的影响. 关键词：     

结合实际刻蚀数据的离子刻蚀产额优化建模方法

刻蚀表面仿真是研究等离子体刻蚀工艺过程机理的重要手段.在刻蚀表面仿真方法中,刻蚀表面演化模型和离子刻蚀产额模型直接决定了刻蚀表面演化结果.但现有的刻蚀表面演化模型不够精确,且目前离子刻蚀产额模型主要来自分子动力学仿真和物理实验,而实际加工过程十分复杂,等效的离子刻蚀产额包含很多因素.针对这些问题,首先对当前的刻蚀表面演化模型进行改进,同时重新定义了离子刻蚀产额模型的优化目标,并利用实际刻蚀加工数据来优化离子刻蚀产额模型.为缩短优化模型所用时间,采用并行方法来加速优化过程.最后,将得到的离子刻蚀产额模型参数应用于采用元胞自动机法的刻蚀工艺实际仿真过程中.实验结果表明,该优化建模方法确实提高了仿真的精确度,同时优化过程所用时间也大大减少.     

离子束刻蚀技术研究

本文介绍了离子束刻蚀技术的原理,讨论了刻蚀速率与离子束流密度、离子能量和离子束入射角度的关系。实验结果与理论分析有较好的一致性。     

电化学方法制备Si阵列微孔的工艺研究

对用电化学方法制备Si大孔阵列管坑工艺进行了初步探索。 通过对Si在KOH溶液中各向异性湿法蚀刻和在HF酸溶液中的电化学蚀刻过程中各种参数的摸索, 确定在室温下制备大孔阵列的最佳配比浓度, 蚀刻出符合要求的管坑阵列, 为进一步制备结构化闪烁屏奠定了实验基础。 The 3 D structures in silicon are increasingly coming to use in many fields. For example, the high resolution X ray digital imaging detector can be made by coupling CCD and the scintillating screen which is made by the array trenches filled with CsI(Tl). In the present work, we explored the technology of etching micro array on the n type silicon with high resistance. By studying the relative parameters of anisotropic etching of KOH and electro chemical etching of HF, the optimized concentration of HF was determined and the micro pore array trenches with 200 μm in depth were realized. The results establish an experimental base for further fabrication of the scintillating screen.     

基于刻蚀速率匹配的离子刻蚀产额优化建模方法

随着微电子产业的不断发展,刻蚀特征尺度达到纳米级,等离子体刻蚀工艺过程机理研究越来越受到重视.刻蚀表面仿真是研究离子刻蚀特性的重要方法.在离子刻蚀表面仿真中,离子刻蚀产额模型是研究刻蚀机理的重要模型,也是元胞自动机等仿真方法的重要基础.为了解决利用传统方法无法得到准确刻蚀产额模型参数的问题,本文提出一种基于刻蚀速率匹配的离子刻蚀产额优化建模方法,该方法以实际刻蚀速率与模拟刻蚀速率之间的均方差为优化目标,利用基于分解的多目标进化算法来优化离子的刻蚀产额模型参数,并将得到的刻蚀产额模型参数应用到采用元胞方法的刻蚀工艺的实际仿真过程中.实验结果表明了该刻蚀产额优化建模方法的有效性.     

F等离子体刻蚀Si中Lag效应的分子动力学模拟

通过分子动力学模拟的方法对感应耦合等离子体刻蚀中Lag效应的产生机理进行了研究. 研究结果表明,在刻蚀过程中普遍存在Lag效应,宽槽的刻蚀率明显比窄槽的刻蚀率要高,这是由于宽槽更有利于产物从槽中的逸出;窄槽中产物从槽中逸出的速率较低,较多的产物拥挤在窄槽中降低了入射的F等离子体入射的速度,从而降低了F等离子体到达Si表面的能量,而相同条件下,刻蚀率随能量的降低而降低;另一方面,窄槽中入射的等离子体与槽壁的距离较近,使得入射的F更容易与槽壁表面的Si的悬挂键结合沉积在槽壁表面,使刻蚀出的槽宽度变窄,进一步影响到后继粒子的入射;Lag 效应随槽宽的减小而增强,随温度的升高而减弱,随入射粒子能量的升高而增强. 关键词： 分子动力学 Lag效应 刻蚀 刻蚀率     

Stiffness properties of porous silicon nanowires fabricated by electrochemical and laser-induced etching

Nanowires with dimensions of few nanometers were formed on the whole etched surface. The optical analysis of silicon nanostructures was studied. Blue shift luminescence was observed at 660 nm for PS produced by electrochemical etching, and at 629 nm for laser-induced etching. PS produced a blue shift at 622 nm using both etching procedures simultaneously. X-ray diffraction (XRD) was used to investigate the crystallites size of PS as well as to provide an estimate of the degree of crystallinty of the etched sample. Refractive index, optical dielectric constant, bulk modulus and elasticity are calculated to investigate the optical and stiffness properties of PS nanowires, respectively. The elastic constants and the short-range force constants of PS are investigated.     

反应离子刻蚀与离子刻蚀方法的研究与比较

在制备所有的NbN超导隧道结的过程中,为了得到良好的隧道结,刻蚀是很关键的一步,我们对反应离子刻蚀(RIE)和离子刻蚀两种不同的方法进行了研究比较.通过对多层结构用三种不同的方法刻蚀,再进行SEM观察切面图像,发现离子刻蚀出来的薄膜边缘,与离子源与基片摆放的方向有很大的关系,而RIE刻蚀的结区边缘较为平缓且结果稳定,有利于我们制备更好质量的超导隧道结.     

Investigation of chlorine-based etchants in wet and dry etching technology for an InP planar Gunn diode

Mesa etching technology is considerably important in the Gunn diode fabrication process. In this paper we fabricate InP Gunn diodes with two different kinds of chlorine-based etchants for the mesa etching for comparative study. We use two chlorine-based etchants, one is HCl-based solution (HCl/H 3 PO 4 ), and the other is Cl 2 -based gas mixture by utilizing inductively coupled plasma system (ICP). The results show that the wet etching (HCl-based) offers low cost and approximately vertical sidewall, whilst ICP system (Cl 2 -based) offers an excellent and uniform vertical sidewall, and the over-etching is tiny on the top and the bottom of mesa. And the fabricated mesas of Gunn diodes have average etching rates of ～ 0.6 μm/min and ～ 1.2 μm/min, respectively. The measured data show that the current of Gunn diode by wet etching is lower than that by ICP, and the former has a higher threshold voltage. It provides a low-cost and reliable method which is potentially applied to the fabrication of chip terahertz sources.     

干法刻蚀和湿法刻蚀制备硅微尖的比较

主要研究了用干法刻蚀和各向同性湿法刻蚀的方法在（１００）界面和（１１１）晶面的单晶硅衬底上制备硅微尖，结果表明于干法刻蚀和（１１１）晶面的硅衬底各向同性湿法腐蚀容易制备出顶端曲主半径比较小的硅微尖，通过实验，最后得到曲率半径１０～２０ｎｍ的硅微尖。     

高功率垂直腔面发射激光器的湿法腐蚀工艺

为提高高功率垂直腔面发射激光器(VCSEL)光电性能,对氧化限制型高功率VCSEL湿法腐蚀工艺进行了实验研究。实验中采用H₃PO₄系溶液替代以往制备此类器件常用的H₂SO₄系溶液作为高功率VCSEL外延片的腐蚀液,利用扫描电镜(SEM)研究了腐蚀后外延片氧化窗口的腐蚀形貌变化与腐蚀液浓度的关系,消除了以往采用H₂SO₄系溶液腐蚀时,高功率VCSEL氧化层侧壁出现的"燕尾"结构;通过改变湿法腐蚀工艺的外部温度条件和腐蚀液的浓度配比,实验研究了高功率VCSEL湿法腐蚀速率规律,最后得出了制备高功率VCSEL时湿法腐蚀工艺的最佳外部温度条件与腐蚀液的最佳浓度配比。