反应溅射生长的a-Si:H/a-Ge:H超晶格光学性质研究

本文报道了反应溅射法制备的a-Si:H/a-Ge:H超晶格结构特性.小角度X射线衍射测量和透射电子显微镜观察表明:超晶格层厚均匀、层间平行、界面处组分突变、周期性良好;喇曼散射、光吸收和红外透射表明:在超晶格中并不存在由于超晶格结构引起的界面结构无序,界面无H富集现象.     

等离子刻蚀a-Si:H/a-C:H超晶格

本文介绍了 C_yF_(14)+ O_2等离子刻蚀 a=Si:H/a-C:H 超晶格的工艺原理及方法,简便可行.     

a-Si:H/a-SiN_x:H超晶格薄膜的制备及其性质

本文报道了a-Si:H/a-SiN_x:H超晶格薄膜的制备方法、结构以及在光学方面的量子尺寸效应.     

准周期a-Si:H/a-SiN_x:H超晶格

本文首次报道成功地实现了非晶态半导体准周期(无平移对称性)超晶格结构.利用辉光放电汽相淀积技术,由两种超薄的a-Si:H层和a-SiN_x:H层按Fibonacci序列程序淀积而构成一维准周期超晶格.其中两种一维周期格子的调制波长比为黄金分割τ=(1+5~(1/2))/2.剖面电子显微像和相应的电子衍射花样揭示出这类新型非晶态半导体超晶格的奇异性质.简单的理论计算给予实验衍射图像以明确的物理解释.     

准周期a-Si:H/a-SiN_x:H超晶格的HREM观察

一维准周期a-Si:H/a-SiN_x:H超晶格已由辉光放电汽相淀积技术制成。本文首次报导了这种准周期多层调制结构的HREM观察结果。图1是这种新型超晶格的剖面透射电子显微像。图中较暗衬度的为a-SiN_x:H子层,而极明亮衬度的为a-Si:H子层,选择的结构单元为A和B,分明由(44Aa-SiN_x:H,66Aa-Si:H)和(44Aa-SiN_x:H,23Aa-si:H)组成,且A,B厚度比为L_A/L_B=T。图1表明两种材料的界面平直,界面两侧衬度变化显著。图2是a-SiN_x:H/a-Si:H界面的HREM像。它表明界面的平整度在原子量级,且界面的起伏少于5A。尤其有意义的是HREM像揭示了在a-Si:H子层中大量存着小块的有序区域,它们随机的分布在该子层中有序区中晶格条纹间距与Si(111)相对应。在有些地方,这些     

a-Si:H/a-C:H超晶格的界面研究

利用透射电子显微镜(TEM)和电子自旋共振(ESR)分别对a-Si∶H/a-C∶H超晶格的界面结构和自旋电子态进行了研究,发现a-Si∶H/a-C∶H界面存在6-15A的过渡层,而且在界面上还存在面密度约10~(12)cm~(2)的未配对电子,这些未配对电子被证实是非晶硅和非晶碳在界面失配产生的.     

超晶格插入层对Si基上GaN薄膜位错密度的影响

为了降低MOCVD外延生长Si基GaN的缺陷密度,尝试引入超品格插入层.界面突变的超晶格插入层能有效地阻挡由缓冲层延伸出来的位错.即使超晶格本身也产生位错,但位错的产生率比阻挡率低,所以超晶格总体起阻挡作用,可以减少后续生长的 HT-GaN(高温氮化镓)的位错密度.研究了超晶格厚度对 HT-GaN 的位错密度的影响.比较了超晶格厚度不同的3个样品,并采用高分辨双晶X射线衍射(DCXRD)对CaN进行结晶质量的分析,分别用 H3PO4 H2SO4 混合溶液和熔融 KOH 对样品进行腐蚀并用扫描电子显微镜(SEM)对腐蚀的样品进行观察.用 H3PO4 H2SO4 腐蚀过的样品比用KOH 腐蚀过的样品的位错密度大,进一步验证了之前有报道过的 H3PO4 H2SO4 溶液同时腐蚀螺位错和混合位错而 KOH只腐蚀螺位错.分析结果表明.引入适当厚度的超晶格插入层,可以有效地降低后续生长的 GaN 的位错密度.     

非晶半导体超晶格紫外-可见-红外光谱的研究

利用r.f.辉光放电方法,在单室生长系统内,由周期性地改变SiH_4和NH_3反应气氛成功地获得了Ls由10A到200A的a-Si:H/a-SiN_x:H超晶格结构.由TEM和XPS实验结果证明超晶格结构具有平滑陡峭的界面.通过分析(Si-H)键拉伸振动模在波数2400cm~(-1)-1800cm~(-1)范围内的精细结构,揭示了a-Si:H/a-SiN_x:H界面中(Si-H)N振动模的形式.并证实有过量的H键合于界面层中.由紫外-可见吸收光谱的研究,证明当 L_s<60A,光学能隙E_R~(opt)的位移是超晶格结构中量子势阱限制效应的影响.其实验值和理论计算值符合得较好.     

用光热偏转光谱技术测量a-Si:H/a-SiN_x:H多层膜的能隙态密度

用光热偏转光谱技术测量了不同a-Si:H层厚度的a-Si:H/a-SiN_x:H多层膜(超品格)材料的吸收光谱,求出多层膜材料的隙态密度及其随a-Si:H层厚度的变化,估算出界面态密度为～5×10~(11)cm~(-2)eV~(-1),最后估算了隙态密度的计算误差。     

非晶态半导体多层膜a-Si:H/a-SiN_x:H结构在低温下的PPC效应研究

本文研究了非晶态半导体多层膜a-St:H/a-SiN_x:H结构在低温下(150～250K)的持续光电导效应(PPC),实验表明PPC效应强烈地依赖于曝光时间、强度和温度,并且与外加偏压和a-SiN_x:H的层数有关.这个结果被解释为a-Si:H体内光生电子-空穴对在a-Si:H和a-SiN_x:H界面处电场分离和陷阱效应.     

GD a-Si:(Cl,H)薄膜的ESR研究

报道了对a-Si:(Cl,H)与a-Si:H薄膜的ESR比较研究的结果.在a-Si:(Cl,H)中除g=2.005信号外未发现新的自旋信号,说明Cl原子上没有未配对电子;也没有发现在g=2.005附近有超精细结构,峰宽也无显著变化,说明Cl原子不在悬键附近.     

GaInPAs/InP晶格匹配超晶格材料电子态研究

本文研究了GaInPAs/InP晶格匹配超晶格材料<110>方向的电子结构,对薄层超晶格和与之具有相同化学组份的混晶的色散关系作了比较。研究了带边状态密度在超晶格每一层的分布情况,计算了GaInPAs/InP晶格匹配超晶格的能隙随厚度、组份的变化趋势。研究结果表明:薄层超晶格与具有相同化学组份的混晶的电子结构基本相同,能隙边状态密度偏重于分布在超晶格的GaInPAs原子层内。     

应变和成份调制超晶格的CBED研究

由A晶格和B晶格超薄层构成一维周期性结构称为超晶格。根据超晶格中应变量的大小可对超晶格进行分类,当应变量很小,各层的原子散射振幅相差甚远时,则为成份调制的超晶格,如AlAs/GaAs超晶格:若应变量显著,而各层的原子散射振幅相差不大时,则为也变调制的超晶恪,如In_xGa_(1-x)As/GaAs超晶格。最近我们用会聚束电子衍射(CBED)研究了成份调制的超晶格AlAs/GaAs和应变调制的超晶格In、Ga_(1-x)As/GaAs的运动学和动力学衍射效应。     

SiC/nc-Si多层薄膜的光致可见发光谱的紧束缚理论

用Vogl提出的sp3s*紧束缚模型来研究碳化硅/纳米硅(SiC/nc-Si)多层薄膜的能带结构与其光致发光谱的关系,并设计出SiC/nc-Si多层薄膜最佳结构为{Si}1{SiC}8,即碳化硅层的厚度是纳米硅层厚度的8倍时的超晶格结构蓝光发射的效率最高.在等离子体增强化学气相沉积系统中,通过控制进入反应室的气体种类逐层沉积含氢非晶SiCx:H(a-SiCx:H)和非晶Si:H(a-Si:H)薄膜,然后经过高温热退火处理,成功制备出了晶化纳米SiC/nc-Si(多晶SiC和纳米Si)多层薄膜.利用截面透射电子显微镜技术分析了a-SiCx:H/nc-Si:H多层薄膜的结构特性,表明制得的超晶格结构稍微偏离设计,它的结构为{Si}1{SiC}5.最后对晶化样品的光致发光谱进行研究,详细分析了各个光致发光峰的物理本质.     

SiC/nc-Si多层薄膜的光致可见发光谱的紧束缚理论

用Vogl提出的sp3s*紧束缚模型来研究碳化硅/纳米硅(SiC/nc-Si)多层薄膜的能带结构与其光致发光谱的关系,并设计出SiC/nc-Si多层薄膜最佳结构为{Si}1{SiC}8,即碳化硅层的厚度是纳米硅层厚度的8倍时的超晶格结构蓝光发射的效率最高.在等离子体增强化学气相沉积系统中,通过控制进入反应室的气体种类逐层沉积含氢非晶SiCx:H(a-SiCx:H)和非晶Si:H(a-Si:H)薄膜,然后经过高温热退火处理,成功制备出了晶化纳米SiC/nc-Si(多晶SiC和纳米Si)多层薄膜.利用截面透射电子显微镜技术分析了a-SiCx:H/nc-Si:H多层薄膜的结构特性,表明制得的超晶格结构稍微偏离设计,它的结构为{Si}1{SiC}5.最后对晶化样品的光致发光谱进行研究,详细分析了各个光致发光峰的物理本质.     

弹性应变及结构参数对InAs/GaAs应变层超晶格能带结构的影响

本文报道弹性应变及结构参数对 InAs/GaAs应变层超晶格导带、价带不连续性及其子能带结构的影响.通过分析流体静应力和单轴应力对体材料带边能带位置的影响,确定了 InAs/GaAs超晶格导带及价带能量不连续性,并用包络函数法计算了该超晶格的子能带结构.结果表明:这些量不仅依赖于组成超晶格的两种材料的体性质,而且还依赖于超晶格的晶格常数,势阱、势垒宽度以及材料的应变;通过调节InAs层与 GaAs层的层厚之比,可以使 InAs/GaAs超晶格价带轻空穴处于第Ⅱ类超晶格势当中,从而实现轻空穴与电子、重空穴的空间分离.     

a-SiOx:H/a-SiOy:H多层薄膜微结构的退火行为

采用PECVD技术在P型硅衬底上制备了a-SiOx:H/a-SiOy:H多层薄膜,利用AES和TEM技术研究了这种薄膜微结构的退火行为.结果表明:a-SiOx:H/a-SiOy:H多层薄膜经退火处理形成nc-Si/SiO2多层量子点复合膜,膜层具有清晰完整的结构界面.纳米硅嵌埋颗粒呈多晶结构,颗粒大小随退火温度升高而增大.在一定的实验条件下,样品在650℃下退火可形成尺寸大小合适的纳米硅颗粒.初步分析了这种多层复合膜形成的机理.     

InAs/GaSb超晶格和M结构超晶格能带结构研究

本文通过k·p方法研究了传统InAs/GaSb超晶格和M结构超晶格的能带结构。首先,计算了不同周期厚度的InAs/GaSb超晶格的能带结构,得到用于长波超晶格探测器吸收层的周期结构。然后,计算了用于超晶格长波探测器结构的M结构超晶格的能带结构,并给出长波InAs/GaSb超晶格与M结构超晶格之间的带阶。最后,基于能带结构,计算出长波超晶格与M结构超晶格的态密度,进而得出的载流子浓度（掺杂浓度）与费米能级的关系。这些材料参数可以为超晶格探测器结构设计提供基础。     

a-Si:H和a-Si_xN_(1-x):H光学特性的研究

本文所用a_Si:H和a-Si_xN_(1-x):H薄膜是用辉光放电法制备而成的。薄膜中氮含量由淀积气体中氮气与硅烷气体体积比γ(=N_2/SiH_4)来控制。利用椭圆偏振光谱测定了a-Si:H和a-Si_xN_(1-x):H在波长为2000A～6000A的范围内的光学常数。着重研究了其光学参数随制备时的衬底温度T和γ而变化的变化规律。     

超晶格(Al_xGa_(1-x)As)_m/(GaAs)_m(110)的电子能带结构

采用紧束缚的重整化方法计算了超晶格(Al_xGa_1 xAs)_m/(GaAs)_m(110)的电子能带结构(1≤m≤10)。讨论了电子能带结构随超晶格层厚m及合金组分x的变化情况。计算结果表明,对于不同的合金组分x,超晶格可以处在三个不同区域:A区,直接能隙结构,Ⅰ-型超晶格;B区,间接能隙结构,Ⅰ-型超晶格;C区,间接能隙结构,Ⅱ—型超晶格。