Si中Nd离子热退火行为的深能级瞬态谱研究

本文采用高能离子注入技术将两种剂量的稀土元素钕(Nd)引入外延n-Si片中,并借助非相干光快速热退火(RTA)方法使注入层再结晶并电激活;利用深能级瞬态谱(DLTS)测量方法对Si中Nd离子的深能级行为进行了研究.结果发现:经几秒钟的RTA处理,Nd能在Si中被激活并形成深能级中心,测量到较宽的DLTS谱峰.Nd在n-Si中的深能级行为与Si衬底材料的浅能级杂质基本无关.在低于1285℃的RTA时,Nd形成的深能级中心均为施主型.深能级中心的位置随注入剂量和退火温度不同而有所变化;高温退火后,Nd在硅中有一个能级位置为Ec-(0.32±0.04)eV稳定的施主型深中心,对它的成因进行了讨论.     

PICTS测试CdZnTe晶体中深能级缺陷

详细阐述了光生电流瞬态谱(PICTS)的原理、结构和搭建过程,其中搭建过程中采用的激光器波长为730nm,功率为50 mW,测试温度范围在液氮温度至常温之间.利用低压垂直布里奇曼法制备了掺In的CdZnTe晶体样品,采用PICTS研究了样品中的主要缺陷能级,确定了能级位置在0.471 eV和0.15 eV的两个深中心,这两个缺陷分别可能是VCd2-和A中心(InCd+-VCd2-)-.     

不同能量He离子注入单晶Si引起的损伤研究

40、160和1550 keV能量的He离子在室温下注入单晶Si样品到相同的剂量5×1016 ions/cm2,采用透射电子显微镜(TEM)研究了800℃退火1h在Si中引起的损伤形貌.结果表明,三种能量的He离子注入Si并经高温退火均能产生空腔,但空腔的形貌、尺寸以及分布深度都依赖于离子的能量.结合TRIM程序计算结果对空腔和其它缺陷产生对He离子能量的依赖性进行了讨论.     

光激电流法测量掺锗CZSi中的深能级

用光激电流法研究了Ｇｅ作为杂质掺入到Ｓｉ中可能引入的深能级，发现掺锗量小于或等于１．０ｗｔ％（重量比）时，不会在ＣＺＳｉ中引入与锗有关的深能级；锗的引入硅中点缺陷的深度。     

硅离子注入SOI晶片中发光研究

本文报道了通过500 keV从1013cm-2到3×1014cm-2的不同剂量的28Si离子自注入技术,结合不同温区退火,在SOI晶片中引入一系列发光中心(X,W,R,D4,D3,D2和D1中心)研究。采用光致发光测量表征,分别研究了退火温度、注入剂量以及测试温度对样品光学性质的影响。研究发现,W线的最佳退火温度大约为275℃,注入剂量为1013cm-2量级;R线发光强度最大时需要的注入剂量为3×1013cm-2,退火温度为700℃;与体Si晶体不同,离子注入SOI晶片内仅在275℃的低温退火3 min,在1013cm-2小剂量样品的PL谱中也观察到D1和D2带。本研究结果为硅基红外光电器件的探索奠定了基础。     

He离子注入对Ge中缺陷行为的影响研究

本文采用以蒙特卡罗方法为基础的SRIM软件模拟He离子注入对Ge中缺陷行为的影响,为高质量GOI(绝缘体上Ge)材料的制备提供理论指导。本文主要模拟了He离子入射角度、能量以及注入剂量对Ge材料损伤程度和溅射产额等的影响。研究表明:入射角度较小时,拖尾效应不明显,有利于避免沟道效应,同时缺陷空位数(DPA)也处于较低水平;能量增大导致离子射程增大,溅射产额减小,离表面越近的Ge中DPA变少,可以实现低DPA GOI材料的制备;离子注入剂量增大导致损伤区域增大且集中,然而更多的He离子聚集在射程附近,能够很好地降低GOI材料的剥离温度。     

Er离子注入GaN薄膜的阴极荧光机制研究

采用离子注入方法制备了一系列不同Er离子剂量的GaN薄膜,并在不同温度、不同气氛下进行了退火处理.深入研究了退火温度和退火气氛对阴极荧光谱的影响机制和阴极荧光中的发光猝灭现象,获得了优化的退火条件.结果表明,当Er离子注入剂量达到1×1015cm-2时,Er离子的发光强度最高;当Er离子注入剂量达到5×1015cm-2时,出现发光猝灭现象.     

镁/钛离子注入对蓝宝石微结构和机械性能的影响

离子注入已被证明是改善蓝宝石光学和机械表面性能的一种可靠方法.本文选择不同能量和剂量的镁/钛离子注入蓝宝石.利用TRIM(Transport of Ion Matter)程序分析了镁/钛离子在蓝宝石晶体中的射程分布.利用拉曼光谱和掠入射X射线衍射分析了损伤层深度和微结构变化.离子注入结果显示,蓝宝石的纳米硬度、纳米划痕和红外性能等均呈现出可调节的特性.     

椭圆偏振法研究B离子注入LiNbO_3光波导的光学特性

用椭圆偏振法研究了2.5 MeV B离子注入后的铌酸锂晶体,建立四层模型,对反射式椭圆偏振测量得出的数据进行反演拟合,得到了波导层厚度及0.3～0.8 μm波段波导层和损伤层的双折射色散曲线,发现低剂量B离子注入铌酸锂形成了折射率下降的位垒,在晶体表面下2.0 μm范围内得到了光波导结构.研究结果为以铌酸锂为基础的光波导器件研发提供了重要信息.     

Ni离子注入SiO_2的表面形貌和光学吸收性能研究

室温下,将能量为60 keV,剂量范围在1×1016~1×1017/cm2的Ni离子注入到SiO2中。随后将样品在Ar气中退火(400~1000℃)。采用原子力显微镜(AFM),掠入射X射线衍射(GXRD),紫外-可见分光光度计(UV-Vis)对退火前后样品的表面形貌,Ni纳米颗粒的形成和热演变过程以及样品光吸收性能进行分析表征。结果表明:剂量为1×1016/cm2的样品退火前后均未能形成纳米颗粒;剂量为5×1016/cm2和1×1017/cm2的样品中形成了纳米颗粒,退火后颗粒长大,样品表面凸起(Ni纳米颗粒)高度增加,数量减少。SiO2中Ni纳米颗粒的光吸收带在310~520 nm,800℃后光吸收带变得明显且伴随峰位蓝移。经1000℃退火后,Ni纳米颗粒被热分解的O氧化为NiO纳米颗粒,NiO纳米颗粒的光吸收带位于300 nm附近。     

CdZnTe晶体的缺陷能级分析

通过测试富Cd原料无籽晶垂直布里奇曼法生长出的高阻Cd0.8Zn0.2Te (CZT)单晶体的I-T特性曲线,利用热激活能原理来分析单晶体内的缺陷,结果得到晶体中有一个由镉空位引起的电子陷阱,其深度为0.539eV.由于俘获能级有较高的激活能,在常温下,价带上的载流子不会被激发,所以该晶体适用于制作室温核辐射探测器.另外还研究了CZT晶体在室温下的I-V特性,测得采用该方法生长的CZT单晶体电阻率高达5.0×1010Ω*cm,制作的核辐射探测器在室温下获得了比较好的241Am 59.5keV能谱.     

镁/钛离子注入对蓝宝石微结构和机械性能的影响（英文）

离子注入已被证明是改善蓝宝石光学和机械表面性能的一种可靠方法。本文选择不同能量和剂量的镁/钛离子注入蓝宝石。利用TRIM (Transport of Ion Matter)程序分析了镁/钛离子在蓝宝石晶体中的射程分布。利用拉曼光谱和掠入射X射线衍射分析了损伤层深度和微结构变化。离子注入结果显示,蓝宝石的纳米硬度、纳米划痕和红外性能等均呈现出可调节的特性。     

Ti离子注入对ZnO纳米棒阵列性能的影响

本文研究了Ti离子注入对ZnO纳米棒阵列结构、形貌、光学特性和疏水性的影响.XRD测试表明注入前后ZnO纳米棒均为六方纤锌矿晶体结构.然而,随着对ZnO纳米棒阵列注入剂量的增加,样品沿(002)晶面优先生长的趋势降低,而且当注入剂量达到5×1017/cm2时,甚至出现ZnTiO3( 104)晶面衍射峰,说明了这种物质的存在,而后面的XPS表征也进一步证明了Ti-Zn-O化学键的存在.样品形貌测试表明,离子注入后由于受刻蚀和溅射的作用,不仅使得ZnO纳米棒表面形貌发生了很大的变化,透光率也显著下降.离子注入后ZnO纳米棒表面疏水性受形貌变化的影响也发生了改变,使得其疏水性增强,当Ti离子注入量为1×1017/cm2时ZnO纳米棒表面接触角达到了151.4°.总之,离子注入作为一种较新颖的表明改性方法,通过对ZnO纳米棒阵列改性处理可以明显扩展其潜在应用价值.     

热退火诱导C+注入Si晶体的蓝光发射

在室温和注入能量为60 keV的条件下,在硅晶片中注入C+,使其剂量达到5.0×1016 cm2,随后即对样品进行高温退火处理.采用X射线衍射(XRD),拉曼和光致发光(PL)光谱技术对样品进行了表征.实验结果显示:C+注入后经高温退火的样品的XRD图谱中,在40°附近处出现了衍射峰,表明经退火后样品中形成了纳米尺寸的SiC团簇,并观察到了强烈的蓝光发射.PL光谱中的蓝光峰起源于量子限制效应.     

基于硫氰酸亚铜的n-i-p型钙钛矿太阳电池界面能级匹配及稳定性的初步研究

宽带隙的无机空穴传输材料硫氰酸亚铜(CuSCN)具有低成本、高载流子迁移率、良好的稳定性,以及优异的光透过性等优点,是一种非常有潜力的空穴传输层材料。但是目前基于CuSCN空穴传输层的n-i-p型钙钛矿太阳电池(PSCs)的光电转换效率(PCE)比基于spiro-OMeTAD的电池效率低很多,其主要原因为电池的开路电压较低。本研究团队发现钙钛矿吸收层带隙对基于CuSCN的电池开路电压有较大的影响,本文分别制备了基于带隙为1.55 eV,1.60 eV以及1.65 eV的钙钛矿太阳电池,其中基于CuSCN的器件的效率分别为12.8%,14.4%,10.7%(基于spiro-OMeTAD的钙钛矿太阳电池效率分别为20.8%,19.1%和17.5%)。通过研究发现1.60 eV带隙的钙钛矿能够与CuSCN空穴传输层(HTL)之间形成较好的界面能级匹配,获得最高的效率,电池的开路电压能够达到1.06 V,电池PCE为14.4%。更重要的是在相对湿度(RH)30%～40%的空气中,未封装的基于CuSCN HTL钙钛矿太阳电池经过120℃处理1 h后仍能够保持原来性能的92.4%,而基于spiro...     

Eu3+离子注入β-Ga2O3单晶的应力变化和发光性质研究

采用离子注入法制备了不同剂量的β-Ga₂O₃:Eu³⁺样品,并在空气中进行了退火处理,成功实现了Eu³⁺的光学激活。通过拉曼和X射线衍射表征了β-Ga₂O₃晶体随Eu³⁺注入剂量的应力变化趋势,发现随着Eu³⁺剂量的增加,晶格应力先增加后减少,并对其内在机理进行了分析。利用阴极荧光光谱对晶体的发光性质进行了表征,主要观察到峰值位于380 nm附近、宽的缺陷发光峰以及峰值位于591 nm、597 nm和613 nm的Eu³⁺发光峰。通过高斯拟合发现,该380 nm发光峰主要由360 nm、398 nm和442 nm三个子峰构成,分别与自陷激子和施主-受主对有关。此外,Eu³⁺发光峰位置与强度受到基质局域晶体场的影响。     

Si(100)表面S钝化效果与稳定性研究

基于Valence-Mending概念对Si(100)表面进行S钝化研究.对于Ni/n-Si肖特基接触,S钝化使其肖特基势垒高度向其理想势垒高度靠近了0.09 eV;对于Al/p-Si肖特基接触,S钝化使其肖特基势垒高度向其理想势垒高度靠近了0.08 eV.少子寿命测试结果表明S钝化使Si(100)表面少子寿命提高大约1个数量级;热稳定性实验结果表明560℃时S钝化效果退化;XPS测试结果表明S离子化学吸附在Si表面并形成Si-S键,样品在空气中放置一段时间后表面Si-S键被氧化,表明S钝化抗氧化性不强.     

冷却速率对Al-30wt％Si合金初晶硅形貌和杂质的影响研究

合金法提纯是制备太阳能级多晶硅的工艺之一,在Al-Si合金提纯多晶硅工艺中,冷却速率对初晶硅的形貌和纯度都有重要的影响.本文对成分为Al-30wt;Si合金采用不同冷却速率进行处理,分析初晶硅的形貌以及杂质含量的变化.结果表明,随冷却速率的降低,初晶硅的长度和宽度逐渐增加,初晶硅收率逐渐增加,并且在较低冷却速率下,初晶硅晶粒的<111>择优生长更加明显.同时,冷却速率对初晶硅中的杂质含量产生了显著影响,在较低冷却速率下,杂质的去除率较高,并且有利于Ti和B杂质的去除.为了获得较高的收率和较好的杂质去除率,Al-30wt;Si合金杂凝固过程中的冷却速率应低于3℃/min.     

Si基外延GaN中缺陷的腐蚀研究

本文采用KOH:H2O=3:20～1:25(质量比)的KOH溶液,对Si基外延GaN进行湿法腐蚀.腐蚀后用扫描电子显微镜(SEM)观察,GaN面出现了六角腐蚀坑,它是外延层中的位错露头,密度约108/cm2.腐蚀坑的密度随腐蚀时间延长而增加,说明GaN外延生长过程中位错密度是逐渐降低的,部分位错因相互作用而终止于GaN体内.观察缺陷腐蚀形貌还发现,接近裂纹处腐蚀坑的密度要高于远离裂纹处腐蚀坑的密度,围绕裂纹有许多由裂纹引起的位错.腐蚀坑的密度可以很好地反映GaN晶体的质量.晶体质量较差的GaN片,腐蚀后其六角腐蚀坑的密度高.