减压充氮硅单晶技术

当今世界上生长半导体级硅单晶的方法有直拉切氏法(CZ)和悬浮区熔法(FZ)。其中切氏法生长的硅单晶占半导体工业需求量的80%以上。切氏法硅单晶生长过程中,熔硅与石英坩埚的反应产生 SiO 微粒。大直径硅单晶,由于拉制周期长、每根单晶拉制时间在十个小时以上,这个问题尤为突出,无沦在真空和氩气氛     

硅晶体中热施主研究

本文综述了直拉(CZ)硅单晶中与氧杂质有关的热施主现象的研究,阐述了硅中热施主的基本性质、基本理论、近期研究进展以及主要研究方向。     

掺氮直拉单晶硅中氧沉淀的研究进展

掺氮直拉硅单晶近年来引起了硅材料产业界和学术界的广泛关注.氧沉淀是直拉硅单晶缺陷工程的重要研究课题.对掺氮直拉硅单晶氧沉淀研究的最新进展进行了综述,主要阐述了氮是如何影响直拉单晶硅中原生氧沉淀、后续热工艺中氧沉淀行为以及氧沉淀的形貌.     

太阳电池用掺氮直拉单晶硅中氧沉淀行为的研究

利用傅立叶红外光谱仪研究了掺氮直拉单晶硅(NCZ)和普通直拉单晶硅(CZ)的原生氧沉淀以及模拟太阳电池制备热处理工艺下的氧沉淀行为.结果发现,掺氮直拉单晶硅的原生氧沉淀浓度比普通直拉单晶硅的略高,这是因为氮在晶体生长过程中可以促进氧沉淀.但是在模拟太阳电池制备热处理工艺中掺氮直拉单晶硅和普通直拉单晶硅一样,没有氧沉淀产生.这表明在太阳电池的短时间热处理工艺中,氮不会对氧沉淀产生影响,不会影响磷吸杂的效果.     

硅的完善外延生长法

无位错硅单晶的悬浮区熔法制备众所周知,用悬浮区熔法制作硅单晶比直拉法有许多优点:不受坩埚材料等的污染,纯度高,只含微量所需要的氧、碳等杂质。但对于结晶缺陷,特别是位错、线性老化(lineage)等缺陷却很难去除和控制。而由于最近技术的不断进步,已有可能用悬浮区熔法培育相当大直径的无位错单晶。并已有许多研究者不断发表文献,指出无位错硅单晶的生长条件为: (1)防止由籽晶引起的位错传布; (2)使长成的晶体中未产生新的位错     

金刚石膜中氮杂质状态的研究

用EA-CVD(Electron assisted Chemical Vapor Deposition)方法制备出金刚石膜,并且用拉曼光谱、荧光谱、红外吸收谱和顺磁共振谱研究了金刚石膜中的氮杂质.实验结果表明,用EA-CVD方法制备的金刚石膜中氮杂质主要是以Ns0、Ns+、[N-V]0和[N-V]-1的形式存在,没有检测到在天然金刚石和高温高压金刚石中常见的A和B中心形式存在的氮杂质.沉积实验中随着氢气流量的增加,也就是金刚石膜沉积环境中氮浓度的减少,金刚石膜中氮杂质含量减少.     

非金属元素掺杂TiO2可见光催化原理的探讨

本文从几篇文献的误解入手,介绍了掺氮二氧化钛(TiO2)具有可见光活性的几种不同观点,在分析后,得出掺氮TiO2具有可见光活性是由于两方面的因素造成的:一是氮的掺杂使TiO2的价带产生变化,这种变化使价带附近的空穴活动性降低、带隙变小;二是掺氮TiO2存在氧空位,并且氧空位在导带边缘,使能带变窄.同时还介绍了掺硫TiO2、掺碳TiO2吸收可见光的原理.     

(Ca,Fe)共掺铈酸镧陶瓷的制备及红外辐射性能研究

以La₂O₃、CeO₂、CaO和Fe₂O₃为起始原料, 采用高温固相烧结工艺制备得到(Ca,Fe)共掺铈酸镧(La_1.9Ca_0.1Ce_1.9Fe_0.1O₇)红外辐射陶瓷材料。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱仪、紫外-可见-近红外(UV-Vis-NIR)分光光度计分别对样品的物相组成、显微结构、化学成份、UV-Vis-NIR反射率及UV-Vis吸收进行了表征, 同时采用IR-2双波段红外发射率测量仪测试了样品3~5 μm波段的红外发射率。结果表明: 掺杂元素(Ca, Fe)均固溶进入铈酸镧晶格, 共掺后样品的晶体结构也为萤石结构; (Ca,Fe)共掺样品内部形成杂质能级, 强化了自由载流子吸收与杂质能级吸收, 使样品红外短波段(0.75~5 μm)性能由高反射转变为高吸收(辐射), 其中在0.75~2.5 μm波段的平均红外吸收率为0.88, 3~5 μm波段的红外发射率为0.752, 与未掺杂样品相比分别提高了1660%与60%。     

深亚微米集成电路用硅单晶材料

由于经济和技术的发展,深亚微米集成电路要求硅单晶材料向大直径和无（少）缺陷方向发展。综述了深亚微米集成电路用硅单晶材料的研究和发展,指出对于已开始应用的300毫米硅单晶而言,磁场拉晶、计算机模拟、线切割、双面抛光等工艺成为大直径硅单晶研制的重要特征;利用晶体生长速率和固液界面的温度梯度的设计,硅单晶中的自间隙硅原子、空位以及相关的微缺陷可以被控制;通过快速热处理,引入和控制空位,进而控制氧沉淀的新型内吸杂技术,可以制备高质量的表面清洁区;利用氮杂质掺杂,可以抑制硅单晶中VOID缺陷和增加硅片的机械强度。最后,还讨论了硅单晶材料的今后的研究方向和趋势。     

杂质消除方法对Ge_(28)Se_(60)Sb_(12)玻璃红外透过性能的影响

研究了3种杂质消除的预处理方法对硫系玻璃Ge_(28)Se_(60)Sb_(12)红外透过性能的影响。结果发现,石英安瓿瓶经过高温脱羟处理,硫系玻璃中由外源羟基引起的6.3,7.9和12.8μm 3处的红外特征吸收降低;玻璃原料中引入除氧剂铝,除[Se—H]键外硫系玻璃中的杂质吸收峰处透过率都得到明显提升,尤其是12.8μm;采用原料整体加热的纯化工艺处理,4.5和4.9μm处[Se—H]键吸收峰的透过率得到提升;将3种杂质消除方法结合在一起,能够有效消除0.9~15μm波段内的杂质吸收峰,获得光学透过性能优异的硫系玻璃。     

直拉硅单晶中氧的轴向均匀性控制

本文从气氛、热场、坩锅材料、埚位、埚转、晶转、变参数拉晶等几个方面论述了 CZ硅单晶初始氧浓度和氧的轴向均匀性的控制方法 ,着重研究了变参数拉晶对氧的轴向均匀性控制的影响。     

悬浮区熔法中线圈中心厚度对电磁场的影响

为提高悬浮区熔(FZ)法的成晶率，使用模拟计算软件深入研究FZ硅单晶的生长过程。本文通过Comsol Multiphysics软件模拟FZ炉内的电磁场，分析不同线圈中心厚度对于电磁场的影响。随着线圈中心厚度增加，熔化的多晶硅表面电磁能量减小，而熔体自由表面电磁能量增加。如果线圈中心厚度过小，较小熔体自由表面电磁能量会导致穿过线圈的多晶硅棒中心区域不熔化；如果线圈中心厚度过大，较小熔化的多晶硅表面电磁能量使熔化的多晶硅减少，引起熔体自由表面形状改变。之后，本文使用中心厚度为1 mm、1.5 mm和2 mm线圈生长6英寸硅单晶，发现线圈中心厚度为1.5 mm时，线圈产生的电磁场更有利于硅单晶生长。     

射频功率对FN-DLC薄膜粘附性的影响

利用射频等离子体增强化学气相沉积法,在单晶硅(100)晶面上制备了掺氮氟化类金刚石(FN-DLC)薄膜样品.用傅立叶变换吸收红外光谱(FTIR)、扫描电镜和金相显微镜分析了薄膜的组分和结构及表面形貌.红外分析表明,FN-DLC薄膜中主要有C-Fx(x=1,2,3)、C-C、C-H2、C-H3和C=C化学键等.功率增加时,薄膜内C-C、C=C键含量相对增加,F浓度的相对含量降低,薄膜的粘附性增强.     

立方氮化硼薄膜中的氧杂质

采用等离子体增强化学气相生长技术制备立方氮化硼薄膜,系统研究了背底真空度和生长过程中氧气的存在对立方氮化硼薄膜中氧杂质含量的影响.发现把背底真空度提高至1×10-5Pa仍然不能有效消除立方氮化硼薄膜中的氧杂质.随着立方氮化硼薄膜中氧杂质的增加,其红外吸收谱的Lorentz拟合发现,在1230～1280cm-1附近出现由氧原子与硼原子结合形成的B-O键的反对称伸缩振动引起的吸收峰.该吸收峰的强度与薄膜中的氧杂质含量有较好的线性关系,因此可以通过分析该吸收峰的强度半定量地测定立方氮化硼薄膜中的氧杂质含量。     

不同氮源对掺氮石墨烯的结构和性能的影响

先用改进的Hummers方法冷冻干燥制备氧化石墨(GO),再分别以水合肼、氨水、乙二胺、尿素作为掺氮剂和还原剂用一步水热法合成掺氮石墨烯。使用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线粉末衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线光电子能谱(XPS)、同步热重分析(TGA)、氮气吸脱附分析等手段表征了样品的微观结构和形貌,应用循环伏安、电化学交流阻抗、恒流等充放电技术测试了样品的电化学性能。结果表明:四种掺氮剂皆能有效还原GO,制备出掺氮含量(质量分数)分别为4.99%,6.35%,7.70%和9.18%的石墨烯。氮元素以"pyridinic N"、"pyrrolic N"、"graphitic N"三种形式掺杂到石墨烯的晶格中。由乙二胺和尿素还原制备的掺氮石墨烯比电容可达187.6 F·g~(-1)和191.6 F·g~(-1),电化学性能最高。     

Ⅱb型宝石级金刚石的表征及半导体特性研究

利用温度梯度法在高温高压国产六面顶压机上成功合成出尺寸达4mm的优质Ⅱb型宝石级金刚石。利用显微红外吸收光谱对所合成的黄色、无色及蓝色宝石级金刚石的氮、硼杂质进行了测试。通过对比分析认为所合成的除氮、掺硼蓝色宝石级金刚石为Ⅱb型。利用四探针法和霍尔效应法对不同掺硼量所合成的Ⅱb型宝石级金刚石半导体性质进行了测试;总结了掺硼量与金刚石半导体性质之间的变化关系;分析认为硼的添加对Ⅱb型宝石级金刚石的半导体特性的变化起到了决定性作用。     

陈化体系中醇对Ce0.65Zr0.35O2及其负载的单Pd催化剂性能的影响

采用共沉淀法制备了Ce_0.65Zr_0.35O₂(CZ)储氧材料, 分别以乙醇-水、丙醇-水、乙二醇-水、丙三醇-水体系对沉淀物进行陈化, 研究了醇的种类对CZ及其负载的单Pd催化剂性能的影响。对CZ进行了扫描电镜(SEM), N₂-吸脱附分析, 对Pd/CZ进行了粉末X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、储氧量 (OSC)和程序升温还原( H₂-TPR)的表征, 并考察了三效催化性能。结果表明, 醇的种类对CZ及Pd/CZ的性能有显著影响。在乙醇-水和丙醇-水陈化体系中制备的CZ分散性高, 颗粒堆积松散, 比表面积和孔径大, 孔容高, 且具有优异的热稳定性, 其中丙醇-水陈化体系中制备的CZ老化后比表面积和孔容分别可达28 m²/g和0.1 mL/g, 具有最高的热稳定性, 其负载的单Pd催化剂在老化后对C₃H₈、CO和NO转化显著优于乙二醇-水和丙三醇-水陈化体系中制备的CZ所制备的催化剂。     

氮掺杂氧缺陷TiO2光催化剂的制备和性能

采用NH3-H2气氛两步热处理法制备氮掺杂氧缺陷TiO2,用X射线粉末衍射、N2吸附BET法、X射线光电子能谱、元素分析、电子自旋共振谱、紫外可见漫反射光谱和荧光光谱等技术对样品的晶相结构、表面化学状态、氮含量、氧缺陷位种类及含量、光吸收性能和光生载流子的分离效率等性质进行了表征,研究了H2气氛中不同热处理时间对催化剂性能的影响和催化剂样品在可见光(λ>400 nm)条件下的光催化氧化能力。结果表明,掺氮TiO2催化剂经H2热处理1 h后具有较好的可见光催化活性,对苯的转化率和矿化率分别为66.8%和47.5%,其降解效率高于单掺杂催化剂活性的总和,双掺杂光催化剂活性的提高与氮杂质氧缺陷双光活性中心的协同增强作用有关。     

掺氮碳化硅晶体的近红外光谱研究

分别用红外光谱测量系统和双光束分光光度计研究了室温下碳化硅单晶的光学性质,测得碳化硅晶体的透射率和反射率随波变化的关系.通过掺氮与非掺杂碳化硅各种光谱的比较,发现掺氮不仅使近红外透射率降低,也导致反射率下降,掺氮碳化硅晶体在可见光部分出现了比较明显的吸收带.此外,利用透射谱还获得非掺杂6H-SiC晶体的折射率.     

n型硅掺Pt 的转型效应及其对制造高互换性热敏电阻的应用

根据 Shockley 统计规律,用数值计算方法对深能级杂质 Pt 在 n 型硅晶体中的掺杂转型效应进行了定量描述.得到费米能级(E_F)随掺 Pt 浓度的变化关系及转型后 E_F 的钉扎位置.E_F 钉扎后,材料的电导激活能和电阻率趋于固定值,有利于制作高互换性、高稳定性热敏电阻。从实验上证实了 n 型硅掺 Pt 的转型效应。使掺 Pt 硅单晶热敏电阻 B 值的平均偏差<0.4%,阻值稳定性(100℃老化1000h)(△R)/R<0.15%。