使用纳米硅薄膜技术改进现有硅器件的性能

使用PECVD薄膜沉积技术制成的具有新结构特征的纳米硅薄膜(nc-Si∶H)拥有一系列物性.以纳米硅膜为母体研制成异质结二极管,发现它具有一系列优于单晶硅二极管的独特性能.探讨了使用纳米硅薄膜制造的其它硅器件的可能性,如肖特基器件、TFT晶体管等.     

使用纳米硅薄膜技术改进现有硅器件的性能

使用PECVD薄膜沉积技术制成的具有新结构特征的纳米硅薄膜(nc—Si2H)拥有一系列物性，以纳米硅膜为母体研制成异质结二极管，发现它具有一系列优于单晶硅二极管的独特性能，探讨了使用纳米硅薄膜制造的其它硅器件的可能性，如肖特基器件、TFT晶体管等。     

纳米硅二极管的独特性能

摘要:使用PECVD薄膜淀积技术制成的纳米硅薄膜(nc-Si∶H)具有优异的性能。把纳米硅薄膜淀积在异型的单晶硅衬底上,制成了nc-Si/c-Si异质结二极管。研制成的纳米硅二极管具有许多优于传统硅二极管的独特性能。     

纳米硅薄膜结构分析

在常用的PECVD电容式耦合沉积系统中,使用高氢稀释硅烷为反应气氛,在r.f.+DC双重功率源激励下制备出具有纳米相结构的硅薄膜.使用HREM,Raman光散射,X射线衍射以及红外和紫外光谱分析手段广泛地检测了其结构特征.指出,纳米硅(nc-Si:H)薄膜由于具有一系列新的结构特征使它脱颖于熟知的 a-Si:H及 μc-Si:H范畴,从而显示出它自己的独特性能.     

纳米硅薄膜与纳米电子学

纳米半导体硅薄膜是利用等离子体增强化学气相沉积（ＰＥＣＶＤ）方法制备的,制备可以很好地进行调节控制。纳米硅薄膜由两种组元：纳米尺度晶粒组元和晶粒间的界面组元,即晶态相和晶界相组成。纳米半导体硅薄膜对发展半导体器件,例如量子功能器件和薄膜敏感器件等,很有价值。     

硅基薄膜太阳电池研究进展

硅基薄膜电池主要包括氢化非晶硅电池、氢化微晶硅电池、多晶硅薄膜电池以及硅薄膜叠层电池.本文归纳了硅基薄膜材料和器件的微观结构、光学和电学特性,讨论了硅基薄膜电池性能的优化设计,并介绍了近期的研究进展情况,比如,氢化非晶硅抗反射涂层、晶粒为几个纳米的微晶硅材料、中间插入反射层的新型叠层电池结构以及具有高稳定性的多晶硅薄膜电池CSG.     

硅纳米线纳米器件的研究进展

硅纳米线作为一类重要的一维半导体纳米材料,在纳米器件方面具有很好的应用前景,可以用于高性能场效应晶体管、单电子探测器和场发射显示器件等纳米器件的制备.介绍了近两年来硅纳米线作为检测细胞、葡萄糖、过氧化氢、牛类血清蛋白和DNA杂交方面的纳米传感器、纳米晶体管、光电探测器等纳米器件的最新进展,并对其研究前景做了展望.     

硅发光研究与进展

微电子技术的瓶颈和信息技术发展的需求加速了光电子学在硅基材料上实现光信息处理、光电子集成的研究,利用硅基材料制造出高质量的发光器件对光电子学以至整个信息技术均具有重要意义.由于受间接带隙能带结构的限制,天然硅材料具有很低的发光效率,不利于硅光源的实现.通过采用人工改性的方法提高硅的发光效率,多孔硅、硅纳米晶体、掺Er3+硅纳米晶和硅的受激拉曼散射均是目前可实现硅发光甚至硅激光的可行途径.回顾硅发光研究的历史进程,归纳总结了近年来可实现硅发光几种方法的原理、特点以及当前的研究进展.相信随着硅发光效率的提高及器件制备工艺的发展,硅发光研究不久将出现重大突破性成果,并有可能引起新的信息技术革命.     

RRH/VLP-CVD低温外延硅薄膜的电学性质

本文对低温外延新技术——“快速辐射加热、超低压化学气相淀积”(RRH/VLP-CVD)生长的外延硅薄膜的电学性质进行了分析研究.扩展电阻分析显示了外延层杂质浓度分布均匀,与衬底间的界面区杂质分布陡峭.在外延层上制备了霍耳样品、PN结二极管和Al-SiO_2-SiMOS结构,经测量分析所得各项重要数据与优质硅单晶所制的样品相一致.实验结果表明RRH/VLP-CVD低温外延硅薄膜具有良好的电学性质,已可用于器件的制备.     

硅PIN光电二极管光谱响应特性的数值模拟计算

对硅PIN光电二极管的光谱响应特性作了详细的分析计算,得到了硅PIN光电二极管光谱响应的计算公式;给出了器件光谱响应曲线的绘制方法.实测数据与公式计算结果吻合较好.讨论了器件工艺参数变化对光谱响应的影响.     

RF磁控溅射技术制备纳米硅

利用硅-SiO2复合靶,RF磁控溅射技术制备了三种富硅量不同的SiO2薄膜,并在较大的温度范围内进行了退火。利用x射线光电子能谱,对刚淀积的样品进行了分析,结果表明三种样品都存在纳米硅粒子。使用高分辨率透射电子显微镜和电子衍射技术研究了退火后样品中纳米硅粒子析出和结晶情况,富硅量较大的两种SiO2薄膜都观测到纳米硅晶粒。统计结果表明:复合靶中硅组分从20%增加到30%,纳米硅晶粒的平均尺寸增加了15%、密度增加了2.5倍,而且随着退火温度从900℃增加到1100℃,纳米硅晶粒的平均尺寸和密度都明显增加。     

基于PERL技术的硅基PIN光电二极管的设计与仿真

缺乏高质量的硅光电接受器件一直制约着全硅光电子回路的发展。分析讨论了PERL太阳能电池的高效光电特性技术,并将其应用于硅光电二极管,设计了一种高响应度,高截止频率的硅基PIN光电二极管的器件结构,说明了该结构的技术特点与制备工艺。使用SUPREM-IV仿真器对该器件进行了模拟仿真,讨论了I层的长度与厚度对器件性能的影响。     

纳米硅开关二极管及其应用

介绍了纳米硅开关二极管的电特性及其应用。     

伽马射线辐照对硅光电二极管性能的影响

研究了伽马()射线辐照对星上定标用硅光电二极管性能的影响。使用硅光电二极管分别接受20 krad(Si)、35 krad(Si)、50 krad(Si)总剂量的射线辐照,对比了器件在不同辐照剂量下暗电流及光谱响应度的变化。结果显示在35 krad(Si)以下剂量照射下,硅光电二极管暗电流及光谱响应度均未发现明显的变化,在50 krad(Si)剂量照射下,参试样品出现暗电流增加的现象,但该变化在定标器应用过程中带来的影响可以忽略。试验结果表明,参试的硅光电二极管在空间辐照环境下具有良好的稳定性及可靠性,可以作为在轨定标器可见波段探测单元备选器件。     

摩托罗拉展示首个4Mb硅纳米晶体存储器

摩托罗拉公司日前展示了全球首个基于硅纳米晶体的 4 Mb存储器件。这一全功能 4 Mb测试样片的出现 ,标志着半导体工业在开发浮栅式闪存的替代品道路上 ,实现了历史性的突破。据该公司研究人员介绍 ,通过测试他们相信 ,同浮栅式闪存相比 ,硅纳米晶体存储器体积能做得更小、稳定性更高 ,同时也更节能。硅纳米晶体存储器属于先进的“薄膜存储器”中的一种。摩托罗拉已经开发出相关技术以简化这些存储器件的制造。通过采用常规的硅积沉技术设备 ,摩托罗拉 Digital DNA实验室的研究人员在两层氧化物之间积沉了直径为 5纳米的球形硅纳米晶体。…     

基于SGOI和CESL结构的新型应变硅NMOSFET的有限元研究

应变硅技术通过在沟道区引入适当的应变,达到提高载流子迁移率、改善MOS器件性能的目的.利用有限元法,研究了一种基于SGOI与氮化硅CESL应变结构的新型应变硅NMOSFET.结果表明,与采用单一的SGOI或CESL结构相比,两者共同作用下的新结构能更有效地提高沟道应变.增加氮化硅薄膜的本征应力、减小应变硅层厚度、适当提高锗组分,均能有效增加硅沟道区的应变量.采用有限元分析进行的模拟研究,可弥补实验测量的不足,为纳米级应变硅器件的设计和制造提供参考.     

纳米硅镶嵌氮化硅薄膜的制备与光致发光特性

为研究氮化硅薄膜发光材料的制备工艺及其光致发光机制,实验采用射频磁控反应溅射技术与热退火处理制备了纳米硅镶嵌氮化硅薄膜材料.利用红外光谱(IR)、X射线衍射谱(XRD)、能谱(EDS)和光致发光谱(PL),对不同工艺条件下薄膜样品的成分、结构和发光特性进行研究,发现在制备的富硅氮化硅薄膜材料中形成了纳米硅颗粒,并计算出其平均尺寸.在510 nm光激发下,观察到纳米硅发光峰,对样品发光机制进行了讨论,认为其较强的发光起因于缺陷态和纳米硅发光.     

硅纳米线用于纳米器件前的准备工序

硅纳米线是一种新型半导体光电材料,具有量子限制效应并且能与目前的硅芯片相兼容,是一种很有前途的适用于纳米器件的材料,未经处理的硅纳米线存在大量的晶体缺陷以及表面氧化物保护层,直接将这样的硅纳米线应用于纳米器件中时,表面氧化层的保护作用使硅纳米线在电子器件中应用时不能有效地实现欧姆接触,因此对硅纳米线使用前的前期处理是非常必要的。本文主要针对硅纳米线应用于电子器件的准备工序包括为制备完整硅纳米线晶体结构而进行的减少缺陷处理、避免硅纳米线团聚而进行的分散处理,以及使硅纳米线具有有效欧姆接触而进行的表面金属离子处理等作系统的阐述。     

多孔硅微结构与场发射性能研究

采用阳极氧化及阴极还原表面处理技术制备性能稳定的纳米多孔硅薄膜.用原子力显微镜(AFM)表征多孔硅的表面形貌,用扫描电子显微镜(SEM)表征多孔硅的横截面结构.采用场发射测试装置研究了阳极氧化腐蚀时间及等离子表面处理对多孔硅场发射性能影响.结果表明,阳极氧化腐蚀时间越长,所得多孔硅场发射性能越好,相对应的开启电压越低,电流密度越大;等离子处理可有效提高场发射性能,等离子处理后的多孔硅薄膜作为阴极发射材料具有极大的潜能.     

多孔硅的应用研究进展

多孔硅是一种新型的纳米半导体光电材料,室温下具有优异的光致发光、电致发光等特性,易与现有硅技术兼容,极有可能实现硅基光电器件等多个领域的应用．扼要论述了多孔硅在绝缘材料、敏感元件及传感器、照明材料及太阳能电池、光电器件以及作为合成其它材料的模板等多个领域内的应用进展情况,并对其发展前景作了展望。