石墨烯中嵌入硅纳米线的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法研究了石墨烯中嵌入不同构型硅纳米线的电子特性.分析了不同构型的硅纳米线嵌入石墨烯后结构的稳定性、能带结构、态密度和差分电荷密度.研究发现:(1)直线型-I硅纳米线嵌入结构存在带隙,并且带隙的大小受到硅含量的调节.(2)扶手椅型硅纳米线嵌入结构和直线型-II硅纳米线嵌入结构由半导体变为导体.     

硅纳米线的制备及应用研究进展

介绍了硅纳米线在制备技术方面的最新进展,综述了硅纳米线两种不同的生长模式("自上而下"和"自下而上"),以及在两种生长模式下硅纳米线的制备方法,即化学气相沉积、分子束外延、激光烧蚀、氧化物辅助生长、溶液法、电子束光刻、纳米压印光刻和金属辅助化学刻蚀等,并对各种方法的优缺点进行了仔细叙述,总结了硅纳米线的两种典型生长方向(平面和垂直)的研究现状.最后阐述了近年来硅纳米线在电子器件、传感器件和太阳能电池的应用情况,并展望其发展趋势,为科研人员进一步开拓硅纳米线研究提供一定参考.     

磁场直拉硅原理的微观解释

本文从电磁相互作用基本原理出发,研究锗熔体在垂直磁场中粘度的变化、液态汞在水平磁场中粘度的变化和粘度随磁场强度变化的机理,将研究结果拓展到磁场直拉硅的生产中,根据直拉硅和磁场直拉硅生产过程中,硅熔体中硅原子或原子团的带电状态和运动状态,提出了磁场直拉硅原理的微观解释,外加磁场改变了带电硅粒子(带电的硅原子或原子团)的热对流状态,抑制了熔体中的热起伏,稳定了结晶前沿处熔体的流动状态,为晶体生长提供了稳定的条件.     

多孔硅形成机理的逆结晶学模型

本文概述了多孔硅形成机理和现有模型.通过观察和分析多晶多孔硅化学腐蚀机理提出了一个新模型:多孔硅形成机理的逆结晶学模型.这个模型指出多晶多孔硅均匀形貌具有自选择性,而此自选择性受结晶学原理控制.此模型的提出对研究晶体生长有用.     

硅纳米线的发光性能研究及其应用前景

硅纳米线是一种具有优异的物理、化学及力学性能的半导体材料,其独特的光致发光性能使硅纳米线有望在低维纳米材料发展的基础上实现硅基纳米结构的光集成电路.文中重点介绍了硅纳米线光致发光特性的研究现状及其发光机制的理论研究,最后对硅纳米线的应用前景加以展望.     

一维硅纳米材料的光学特性

硅纳米线与硅纳米管是两种重要的一维硅纳米材料,由于具有量子限制效应等性能在光电子器件方面具有潜在的应用前景.总结了近年来硅纳米线在光学特性方面的研究进展,重点介绍了本征硅纳米线、掺杂硅纳米线及硅纳米线阵列的光致发光光谱(PL)的最新进展情况,同时涉及了硅纳米管在PL发射光谱方面的研究结果.并对其发展作了展望     

溶胶-凝胶法制备镁硅陶瓷纤维及其结构研究

采用溶胶-凝胶法制备了镁硅陶瓷纤维,借助TG/DSC、XRD、FTIR及SEM等测试手段研究了溶胶粘度和硅镁比对纤维制备过程的影响,探讨了凝胶纤维的结构及高温析晶行为.结果表明:适宜的水硅比和较大的硅镁比,有助于高硅区镁硅陶瓷纤维的制备;调节硅镁比,不会改变纤维在高温下的析晶类型,但可以凭借镁离子与氧离子配位结构的变化,调控硅氧网络结构的结合强度,进而影响纤维的初始析晶温度.     

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.     

乙烯基三氯硅烷合成陶瓷前驱体聚硼硅氮烷的研究与表征

聚硼硅氮烷高温裂解可制备性能优异的SiBCN陶瓷.随着SiBCN陶瓷的广泛研究和使用,越来越多的学者研究聚硼硅氮烷的合成和性能.本文以乙烯基三氯硅烷为原料合成出聚硼硅氮烷,并对其结构进行了表征.研究结果表明通过FT-IR分析确定了N-H、C-H、Si-C、C-B-C键的存在,但Si-N键的FT-IR谱蜂由于与Si-C键重叠,在FT-IR谱图中难以体现,但在29Si-NMR谱中得到证实.对聚硼硅氮烷的NMR分析发现CHCBSi基团的对称性较差,发生横向弛豫,使对应的13C-NMR谱的谱峰变宽.     

制约硅晶片减薄因素研究分析

随着硅晶片薄型化发展,减少硅晶片厚度已成为降低芯片制造成本的重要措施.但在硅晶片制造加工过程中,许多因素制约了其减薄.针对硅晶片减薄问题,总结分析了制约硅晶片减薄因素,重点阐述了硅晶片厚度与硅晶片的断裂强度、刚度、翘曲度、固有频率的关系,分析了减小硅晶片厚度对硅晶片加工、检测和运输的影响,并对硅晶片厚度标准化问题进行了讨论,最后得到了制约硅晶片减薄的关键因素.     

晶硅切割废粉为原料的反应烧结Si3N4结合SiC复相陶瓷的工艺研究

以晶硅切割废料Si粉和SiC为原料,Y2O3-Al2O3-Fe2O3为复合烧结助剂,反应烧结法制备低压铸造升液管用Si3N4/SiC复相陶瓷材料.设计L9(34)正交实验,研究了原料中Si、助剂Al2O3、Y2O3和Fe2O3的含量对陶瓷材料力学性能的影响和优化.采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对复合材料的相组成、断口形貌进行分析.结果表明,反应烧结后试样生成Si3N4结合SiC晶粒为主相的烧结体,并含有少量SiALON及未反应的Si.Si含量对力学性能的影响最为显著,通过对正交试验的验证,20wt; Si、3.2wt; Al2O3、0.8wt;Fe2O3和2wt; Y2O3时烧结体抗弯强度最高.     

氮化硅掩膜法制备选择性发射极晶体硅太阳电池

本文采用等离子增强化学气相沉积的方法在硅片表面镀一层约80 nm厚的氮化硅掩膜,然后使用传统的丝网印刷工艺将含有一定量磷酸的腐蚀浆料印刷在氮化硅掩膜表面,腐蚀出电极图形,经过三氯氧磷液态源扩散完成重扩,去除氮化硅掩膜后进行浅扩最终实现选择性发射极.丝网印刷腐蚀浆料开窗相对于激光熔融、等离子刻蚀和光刻等方法,具有高的产量、设备投资和运营成本低等优势,容易在现有生产线上实现.最后对比了选择性发射极晶体硅太阳电池和常规太阳电池的电性能和光谱响应,制备的选择性发射极晶体硅太阳电池的短波响应优于常规晶体硅太阳电池,效率提高了0.3;.     

以硅片线锯屑和石英为原料合成氮氧化硅粉体研究

研究了以回收提纯的太阳电池硅片线锯屑粉与粗粒石英粉为原料直接用N2气体氮化合成氮氧化硅(Si2N2O)的工艺条件,分析原料配比和反应温度对氮氧化合成产物的影响.结果表明,采用这种线锯硅屑粉为原料,可以在1450℃下4h常压纯氮合成条件下得到氮氧化硅产物;当原料摩尔比n(Si)/n(SiO2)=1.5时,所得产物在XRD检测能力范围显示为纯Si2N2O相,不含氮化硅副产物相.从反应相对增重量分析推测,反应体系中可能包含SiO2在高温和低氧分压条件下的转变为Si2N2O的过程.     

Preferred Crystallization of Epitaxially Grown Silicon on Boron-doped Silicon Substrates

The recrystallization of silicon layers on a silicon substrate using X-ray analysis and X-ray topography was examined. A preferred crystallization was observed. The crystallites resulting from this process seem to grow along the dislocations consuming part of the elastic energy of the dislocations.     

多晶Si薄膜表面金催化Si纳米线生长

以Au膜作为催化剂和大晶粒多晶Si薄膜为衬底,利用固-液-固生长机制,制备出直径在30～ 100 nm和长度为几百微米的高密度Si纳米线.实验研究了退火温度、生长时间和N2流量对Si纳米线生长的影响.结果表明,随着退火温度的升高,生长时间的延长和N2流量的增加,Si纳米线的长度和密度都显著增加.对不同生长时间下获得的Si纳米线样品进行了X射线衍射测量,结果显示随着生长时间的延长,多晶Si薄膜和表面的Au膜成分都在减少.光致发光谱则显示出弱的蓝光发射和强的红光发射特性,前者应是由非晶SiOx壳层中的氧空位发光中心引起,后者则应归因于Si纳米线芯部与非晶SiOx壳层之间界面区域附近中的Si =O双键态或非桥键氧缺陷中心.     

新能源硅产业硅片切割废砂浆中碳化硅的浮选工艺研究

以煤油做捕收剂,采用泡沫浮选方法回收硅片切割废砂浆的碳化硅.研究了捕收剂浓度、pH值、固液比及粒度对分离效果的影响.结果表明,当捕收剂用量为50 mL ·g-1、pH值为8.3、固液比为3:400 9·mL-1、粒度为8.636μm时,分离效果最佳,此条件下回收的碳化硅纯度为99.08;.     

氧化硅中纳米晶硅薄膜的低温沉积及其键合特性研究

以Ar和H2为溅射气体,采用Si和SiO2双靶活性溅射技术实现了镶嵌纳米晶硅(nc-Si)的富硅氧化硅(SiOx)薄膜的300℃低温生长,并分析了氢气掺入对薄膜微观结构及键合特性的影响.结果表明,氢气流量比的增加导致纳米硅粒子尺寸增加,而生长速率逐渐减小.薄膜中Si-O键合结构以Si(O4)键为主,随H2流量比的增加,Si-O4-nSin(n=0,1)键密度减小,Si-O4-nSin(n=2,3)和SiH2键密度持续增加,而所对应Si-H键密度呈现先减小后增加趋势,该结果可解释为等离子体内氢原子对反应前驱物中氧的去除效应增强和氢原子与表面氧的解吸附反应几率的增加.     

单晶硅外延生长晶化硅薄膜的研究

采用P型单晶硅片为衬底,并经混合酸溶液腐蚀抛光、清洗后,利用射频磁控溅射镀膜系统在其表面制备非晶硅薄膜;再结合快速光热退火工艺,于N2气氛下480℃退火30 min,得到晶化硅薄膜;利用光学金相显微镜、XRD衍射仪和拉曼散射光谱(Raman)仪对单晶硅衬底和晶化硅薄膜进行结构和性能表征.研究了混合酸溶液对单晶硅表面腐蚀效果、籽晶诱导外延生长晶化硅薄膜的物相结构和薄膜带隙.结果表明:采用混合酸溶液腐蚀后得到表面平整、光滑的单晶硅衬底;非晶硅薄膜经过快速退火后受籽晶诱导生成晶化硅薄膜,其晶相沿单晶硅衬底取向择优生长;随着非晶硅薄膜厚度从80 nm增加到280 nm,晶化后硅薄膜的表面粗糙度逐渐减小,晶化率从90.0;逐渐降低到37.0;;晶粒尺寸从6.65 nm逐渐减小到1.71 nm;带隙从1.18 eV逐渐升高到1.52 eV.     

利用硅片线锯屑合成氮氧化硅粉体研究

以回收提纯硅片线锯屑粉与气相白炭黑为原料,合成出晶须状氮氧化硅粉体.实验研究了原料摩尔配比、保温温度、保温时间等工艺参数对氮氧化合成产物的影响.结果表明,回收提纯硅片线锯屑粉与气相白炭黑摩尔比为2.0:1 ～2.6:1、保温温度为1380℃、保温时间为4h条件下可获得较为纯净的氮氧化硅粉体.产物中同时伴生一种类似于Ol-SiAlON结构的氮氧化硅低温亚稳相(LM Si2N2O),且该亚稳相含量随着原料摩尔配比的降低、温度的升高、时间的延长逐渐降低.所形成的氮氧化硅呈晶须状的原因与白炭黑的气化挥发及随后的氮氧化硅气相沉积生长机制有关.     

多孔硅吸杂对单晶硅片电性能的影响

多孔硅吸杂是减少晶体硅中杂质和缺陷,提高太阳能电池转换效率的有效方法.本文采用电化学腐蚀方法在单晶硅片上制备多孔硅.通过观察多孔硅的形貌、孔隙率、多孔层厚度及单晶硅片的电阻率变化,研究不同的腐蚀时间对制备多孔硅的吸杂效果的影响,并分析多孔硅吸杂的机理.结果表明,在J=100 mA/cm2条件下腐蚀时间为30 min、40 min、50 min、60 min吸杂处理后,电阻率均提高,且随着腐蚀时间的增加,电阻率相应增加,与多孔硅的形貌、孔隙率和多孔层厚度的变化趋势一致.多孔硅形成伴随弹性机械应力出现,随腐蚀时间增加,应力增加,晶格常数相应增加,这都有利于缺陷和金属杂质在多孔硅层-基底界面处迁移和富集,导致单晶硅吸杂后电阻率增大.