重掺硼多晶硅薄膜的电学性质

论述了重掺硼多晶硅薄膜的载流子陷阱导电模型。基于此理论,对电阻率ρ、载流子迁移率μp、电导激活能 E_a 与掺杂浓度、晶粒尺寸的关系进行了分析实验,给出了理论曲线和实验数据。最后,讨论了此理论的局限性。     

多晶硅TFT有源层晶粒间界的研究

由于多晶硅薄膜晶粒间界存在大量的悬挂键与缺陷，形成带隙能态，从而导致在有源层中形成载流子陷阱和杂质分凝，本文从微观方面解释悬挂键形成带隙能态的原因极其影响，并给出降低带隙密度的方法-氢化。     

SiGe层中载流子迁移率研究简况

近些年来的研究结果认为,用Si_(1-x)Ge_x伪晶作成的异质结晶体管是采用硅工艺制作的高速高频器件的最大竞争对手。它的发展速度很快,在很短的时间内就从实验室内的珍品发展成为以硅工艺为基础的速度最快的双极晶体管,不仅设计制成了n-p-n和p-n-p管,而且制成了Si_(1-x)Ge_x伪晶异质结晶体管(PHBT)的集成电路,并获得满意的结果。采用二维漂移扩散(DD)模拟和一维流体学模拟(HD)来分析这类晶体管的高频性能,证明它们的f_r为70GHz左右。     

多晶硅TFT热载流子效应的模拟研究

热载流子效应引起的器件电学特性退化会严重影响电路的工作性能。文章结合多晶硅薄膜晶体管沟道电流的理论模型,讨论了热载流子效应与界面陷阱的关系。沟道载流子在大的漏电场牵引下,运动到漏结附近获得很大的能量从而成为热载流子。如果热载流子能量超过Si-SiO2界面势垒高度,会注入到栅氧层或陷落到界面陷阱,使阈值电压和沟道电流发生退化现象。同时,对多晶硅薄膜晶体管输出特性进行了模拟分析,模拟结果与理论模型基本一致。     

多晶硅间粒间界的线性陷阱模型

采用深能级瞬态谱仪（ＤＬＴＳ）测试多晶硅ｎ＾＋ｐ二极管势垒区深能级谱。利用ＤＬＴＳ实验结果，对Ｇ．Ｂａｃｃａｒｉｎａ等提出的均匀陷阱模型进行修正，提出多晶硅晶粒间界的线性陷阱模型，运用该修正模型，可采用迭代法求得多晶硅电学参数－势垒高度Ｅｂ、电导率激活能Ｅａ与多晶硅掺杂浓度Ｎｃ间关系。计算结果表明，多晶硅晶粒间界的线性陷阱模型具有理论合理性。     

半导体器件中载流子迁移率的研究

分析了器件中载流子迁移率的基本理论及其受温度、掺杂浓度、栅极电压以及漏极电压的影响,并总结了测量器件中载流子迁移率的几种常用的方法。     

载流子迁移率测量方法研究

给出了载流子迁移率的各种测量方法,渡越时间（TOP）法、霍尔效应法、电压衰减法、辐射诱发导电率（SIC）法、表面波传输法、外加电场极性反转法和电流-电压特性法,并给出了这些测量方法的使用范围。     

偏压对溅射ITO膜载流子浓度和迁移率的影响

研究了基体偏压对 ITO 膜载流子浓度和迁移率影响的机理,并就载流子浓度和迁移率随偏压变化的实验结果与理论结果作了比较,两者基本吻合。获得了n_e=3.2×10~(20)cm~(-3),U_H=50cm~2V~(-1)s~(-1)的 ITO 膜。     

弱电导材料中载流子迁移率的测量方法研究

为了精确测定弱电导材料中载流子迁移率,采用渡越时间方法测量了8-羟基喹啉配合物（Alq3）的载流子迁移率,对渡越时间方法需要的实验条件进行了理论分析和实验验证,讨论了激发光源的波长、单脉冲能量以及测量电路的积分时间常数的选取对材料载流子迁移率测量结果的影响。结果表明,采用渡越时间方法测量弱电导半导体材料中载流子迁移率时,只有严格选取合适的测量条件,才可能获得准确、可靠的测试结果。此结论有助于对有机电致发光器件载流子迁移率进行精确测定。     

准分子激光诱导非晶硅晶化制备多晶硅薄膜晶体管

讨论了用准分子激光诱导非晶硅晶化法制备多晶硅薄膜晶体管的结构与工艺优化问题。用 Xe Cl准分子激光器对 PECVD法生长的非晶硅薄膜进行了诱导晶化处理 ,成功制备了多晶硅薄膜晶体管 ,获得最大场效应迁移率为 1 4.5cm2 /V· s,亚阈值斜率为 1 .9V/dec,开关电流比为 1 .0× 1 0 6的器件性能。     

快速光热退火法制备多晶硅薄膜的研究

为了制备应用于太阳电池的优质多晶硅薄膜,研究了非晶硅薄膜的快速光热退火技术。先利用 PECVD 设备沉积非晶硅薄膜,然后放入快速光热退火炉中进行退火。退火前后的薄膜利用 X 射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)测试其晶体结构及表面形貌,用电导率设备测试其暗电导率。研究表明退火温度、退火时间对非晶硅薄膜的晶化都有很大的影响,光热退火前先用常规高温炉预热有助于增大多晶硅薄膜的晶粒尺寸和暗电导率。     

钝化处理在消除多晶Si薄膜缺陷中的应用

介绍了消除多晶Si太阳电池薄膜中缺陷的各种钝化方法,主要包括利用氢等离子体、SiNx∶H薄膜、Se单原子层、二元(Al2O3)x(TiO2)1-x合金、SiO2/Si/SiO2量子阱以及湿法化学反应所实现的对缺陷进行有效钝化处理等方法;基于本研究领域的最新进展,对各种方法的优缺点进行了分析归纳。指出H钝化可获得较好的钝化效果,但在后续热处理过程中,Si—H键会由于温度过高而断裂,致使氢离子离开表面而使钝化效果变差;SiNx∶H氮化物薄膜可以有效阻挡氢的外扩散,保持钝化效果的稳定性,还可以起到对光的减反射作用。研制具有较低的光反射率、非平衡载流子的高收集效率以及低界面态密度的薄膜和提高薄膜的机械强度是当前科学工作者应该关注的课题。     

PECVD法低温沉积多晶硅薄膜的研究

在玻璃衬底上采用常规的PKCVD法在低温(≤400℃)条件下制得大颗较(直径＞100nm)、择优取向(220)明显的多晶硅薄膜。选用的反应气体为SiF4和H2混合气体。加入少量的SiH4后，沉积速率提高了近10倍。分析认为，在低温时促使多晶硅结构形成的反应基元应是SiFmHn(m n≤3)，而不可能是SiHn(n≤3)基团。     

多晶硅锭定向凝固过程的数值模拟

研究了多晶硅锭定向凝固过程中晶体和熔体中的温度分布、固液界面的温度场,并对定向凝固过程进行了数值模拟,对热场对多晶硅晶体生长的影响进行了系统的理论分析和试验验证。     

石墨上多晶硅薄膜的制备及择优取向的调控

利用磁控溅射在石墨衬底上制备了非晶硅薄膜,并使用快速热退火对薄膜进行了晶化处理。XRD分析表明,直接溅射沉积在石墨衬底上的硅薄膜经过快速热退火后具有高度的(220)择优取向。通过在硅薄膜和石墨衬底界面处引入一定厚度的ZnO中间层,晶化后的多晶硅薄膜择优取向实现了从(220)向(400)的转变,从而非常有利于将成熟的制绒工艺应用于该材料体系的电池制备过程中。对于择优取向的转变提出了解释,认为Si(100)面和ZnO(001)面晶格匹配是主要原因。喇曼分析表明ZnO中间层的引入提高了多晶硅薄膜的晶体质量。     

Thickness‐Dependent Structural Evolutions and Growth Models in Relation to Carrier Transport Properties in Polycrystalline Pentacene Thin Films

Thickness‐dependent crystal structure, surface morphology, surface energy, and molecular structure and microstructure of a series of polycrystalline pentacene films with different film thickness ranging from several monolayers to the several hundred nanometers have been investigated using X‐ray diffraction (XRD), atomic force microscopy (AFM), contact angle meter, and Raman spectroscopy. XRD studies indicate that thin film polymorphs transformation behaviours are from the orthorhombic phase to the thin‐film phase and then to the triclinic bulk phase as measured by the increased tilt angle (θ_tilt) of the pentacene molecule from the c‐axis toward the a‐axis. We propose a growth model that rationalizes the θ_tilt increased along with increasing film thickness in terms of grain size and surface energy varying with film growth using AFM combined with contact angle measurements. The vibrational characterizations of pentacene molecules in different thickness films were investigated by Raman spectroscopy compared to density functional theory calculations of an isolated molecule. In combination with XRD and AFM the method enables us to distinguish the molecular microstructures in different thin film polymorphs. We proposed a methodology to probe the microscopic parameters determining the carrier transport properties based on Davydov splitting and the characteristics of aromatic C–C stretching modes in Raman spectra. When compared to the triclinic bulk phase at a high thickness, we suggest that the first few monolayer structures located at the dielectric surface could have inferior carrier transport properties due to weak intermolecular interactions, large molecular relaxation energy, and more grain boundaries.     

非晶硅薄膜光谱响应研究

利用Matlab软件计算了基于本征吸收的非晶硅薄膜的光谱响应,仿真出由多个不同带隙的薄膜组成的非晶硅薄膜的光谱响应,仿真了薄膜厚度、光学禁带宽度参数对非晶硅薄膜光谱响应的影响,设计出一种渐变带隙的非晶硅薄膜。结果表明渐变带隙的非晶硅薄膜能有效拓宽薄膜的光谱响应范围,也能提高光谱中对各个波长的响应值。     

掺杂室沉积本征微晶硅材料及其在太阳能电池中的应用

在掺杂P室采用甚高频等离子体增强化学气相沉积(VHF-PECVD)技术,制备了不同硅烷浓度条件下的本征微晶硅薄膜.对薄膜电学特性和结构特性的测试结果分析表明:随硅烷浓度的增加,材料的光敏性先略微降低后提高,而晶化率的变化趋势与之相反;X射线衍射(XRD)测试表明材料具有(220)择优晶向.在P腔室中用VHF-PECVD方法制备单结微晶硅太阳能电池的i层和p层,其光电转换效率为4.7%,非晶硅/微晶硅叠层电池(底电池的p层和i层在P室沉积)的效率达8.5%.