微腔中nc-Si/SiN超晶格的光致发光

研究了一维光子晶体微腔结构对nc-Si/a-SiNz超晶格发射的调制.一维光子晶体微腔采用两种具有不同折射率的非化学组分非晶氮化硅的周期调制结构,腔中嵌入采用激光晶化方法制备的硅量子点阵列,从Raman谱和透射电子显微镜分析得到其尺寸约为3～4 nm.从光致发光谱上观察到明显的选模作用、明显变窄的发光峰以及约两个量级的发光强度的增强.微腔对硅量子点阵列发光的调制主要表现在两个方面:共振模式的增强和非共振模式的抑制.硅量子点中位于腔共振模式的辐射跃迁被增强,非共振模式的辐射跃迁被抑制,因此位于腔共振频率处的跃迁通道成为硅量子点中唯一的辐射跃迁通道,导致光致发光谱的窄化和强度的增强.因此,在提高硅材料发光效率方面,光子晶体微腔具有非常大的应用前景.     

脉冲激光辐照下半导体薄膜中温度场的计算

利用理论模型求得了脉冲激光辐照半导体薄膜材料的温度场解析解。结合ＫｒＦ准分子脉冲激光对淀积在熔凝石英衬底上的ａ－ＳｉＨ薄膜以及ａ－ＳｉＨ／ａ－ＳｉＮｘＨ多量子阱结构材料的热退火处理，分析了膜厚、激光能量密度以及ａ－ＳｉＨ／ａ－ＳｉＮｘＨ多量子阱结构材料中的子层厚度比对温度场性质及ａ－ＳｉＨ薄膜的晶化效果的影响。     

微晶硅硼薄膜结构的喇曼研究

单晶,多晶,微晶及非晶硅是固态硅材料中几种重要的组建结构.随着非晶硅晶化研究的深入,定量的研究其微观尺度的变化(键角变化△θ,微晶晶粒尺度△d)已日趋必要,而光散射手段为此提供了可能.非晶硅喇曼谱中类TO模的峰位变化(△ω_R)为微晶硅晶粒尺度提供了数据△d～2π(B/△ω_R)~(1/2)(B是材料的结构参数),类TO模峰陡边的半高峰宽,又为每个键的平均畸变能U=3K(r_(b*)△θ)~2提供了一定的信息.文中对与之相关的物理过程亦做了相应的讨论.     

等离子体氧化nc-Si/SiO_2多层膜的蓝光发射

报道了在等离子体增强化学气相沉积 (PECVD)系统中用交替淀积 a-Si对其进行原位等离子体氧化的方法制备了 a-Si∶H/ Si O2 多层膜。随着 a-Si∶H子层的厚度从 3 .8nm减小到 1 .5 nm,a-Si∶H/ Si O2 多层膜的光吸收边和光致发光 (PL )出现了蓝移。在晶化的 a-Si∶ H/ Si O2 多层膜中不仅观察到室温下的红光带 (80 0nm)的发光峰 ,而且还观察到蓝光发射 (4 2 5 nm) ,结合 Raman,TEM和 PL测试 ,对其原因作了简单的分析     

镶嵌在超薄SiO2层中的纳米硅的库仑阻塞现象

采用等离子体氧化和逐层(layer by layer)生长技术在等离子体增强化学气相沉积 (PECVD)系统中原位制备了SiO2/nc-Si/SiO2的双势垒纳米结构,从nc-Si薄膜的喇曼谱中观察到结晶峰,估算出该薄膜的晶化成分和平均晶粒尺寸分别约为65%和6nm.通过对该纳米结构的电容-电压(C-V)测量,研究了载流子的隧穿和库仑阻塞特性.在不同测试频率的C-V谱中观测到了由于载流子隧穿引起的最大电容值抬升现象.通过低温低频C-V谱,计算出该结构中nc-Si的库仑荷电能为57meV.     

微腔中nc-Si/SiN超晶格的光致发光

研究了一维光子晶体微腔结构对nc-Si/a-SiNz超晶格发射的调制.一维光子晶体微腔采用两种具有不同折射率的非化学组分非晶氮化硅的周期调制结构,腔中嵌入采用激光晶化方法制备的硅量子点阵列,从Raman谱和透射电子显微镜分析得到其尺寸约为3～4 nm.从光致发光谱上观察到明显的选模作用、明显变窄的发光峰以及约两个量级的发光强度的增强.微腔对硅量子点阵列发光的调制主要表现在两个方面:共振模式的增强和非共振模式的抑制.硅量子点中位于腔共振模式的辐射跃迁被增强,非共振模式的辐射跃迁被抑制,因此位于腔共振频率处的跃迁通道成为硅量子点中唯一的辐射跃迁通道,导致光致发光谱的窄化和强度的增强.因此,在提高硅材料发光效率方面,光子晶体微腔具有非常大的应用前景.     

非晶态硅薄膜的制备及其肖特基势垒的研究

利用r.f.辉光放电、由硅烷(SiH_4)分解,在常规的 CVD系统中获得了非晶态硅(a-Si)薄膜.由电子衍射图象及x-光衍射谱证实获得的硅薄膜是无定形结构.由薄膜的红外吸收光谱指出,制得的a-Si 薄膜中含有特征的Si-H键结构. 选用金属铝、铂与未掺杂的a-Si薄膜形成肖特基势垒(M-a-Si),测其I-V特性,展示了接近理想二极管的行为.并求得它们的势垒高度分别为φ_BAl～0.60eV和中φ_BPt～0.78eV.     

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.     

氨气预氮化制备超薄氮化硅薄膜及电学性能

为寻求制备性能良好的纳米厚度氮化硅(SiN_x)薄膜的方法,采用NH_3等离子体氮化、SiH_4/NH_3等离子增强化学淀积法及先氮化后淀积的方法制备了三种SiN_x薄膜,研究比较了三种薄膜的性质。用X射线光电子谱检测了NH_3等离子体氮化Si片得到的SiN_x薄膜的组分,利用椭圆偏振光谱仪测量薄膜厚度,估算了氮化速率。用NH_3和SiH_4作为反应气,分别在原始硅片和经过NH_3预氮化后的硅片上淀积厚度为5 nm、10 nm和50 nm的SiN_x薄膜。用电容-电压法研究了薄膜样品的电学性质,发现单纯用NH_3等离子体氮化的薄膜不适合做介质膜,而先用NH_3氮化再淀积SiN_x的样品比直接淀积SiN_x的样品界面性能明显改善,界面态密度降低到1～2×10~(11)eV~(-1) cm~(-2)。