Si(100)衬底上CeO2薄膜的脉冲激光制备及性能研究

用CeO2陶瓷靶材,使用脉冲激光沉积(PLD)技术在Si(100)衬底上制备了CeO2薄膜.研究了衬底温度、沉积氧压对薄膜性能的影响,实验制备出了高度(111)取向的CeO2薄膜.使用X射线衍射(XRD)、反射式高能电子衍射(RHEED)对薄膜进行晶体结构的表征.结果表明:随着衬底温度的增加,薄膜中的残余宏观应力(拉应力)及微观应力逐渐减小,薄膜结晶质量不断提高,而沉积氧压对此影响较小.RHEED图像显示使用PLD方法在Si衬底上沉积的薄膜具备较高的结晶性及原子级平整的表面.使用原子力显微镜(AFM)对样品进行表面粗糙度分析,发现不同温度下生长的薄膜均具有光滑的表面,方均根粗糙度(RMS)均在0.4 nm以下.使用Keithley 4200半导体测试仪、椭偏仪对薄膜进行电性能及光学性能分析,发现衬底温度对薄膜的电学性能有显著影响,并且CeO2薄膜结晶状态与电学性能有直接的联系.     

Ni/Zr-Co-Re堆栈层薄膜吸气剂的吸气性能及Ni作用机理研究

采用磁控溅射的方法制备了带有Ni保护层和Zr-Co-Re(Re代表稀土元素)主体层的堆栈层薄膜吸气剂。通过X射线光电子能谱仪(XPS)分析了薄膜吸气剂内部O元素的含量分布,研究了薄膜吸气剂中Ni层的防氧化作用和机理。研究表明:(1)Ni/Zr-CoRe堆栈层薄膜吸气剂在160℃保温3h的条件下可以有效激活,并具有高于Zr-Co-Ni单层薄膜吸气剂的吸气性能;(2)Ni保护层降低了吸气剂的被氧化程度,促进了表面吸附的H2分子的解离和扩散。     

非晶La2O3薄膜的阻变存储性能研究

采用脉冲激光技术在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上沉积了非晶La2O3薄膜,制作并分析了Pt/La2O3/Pt堆栈层的直流电压与脉冲电压诱导的电阻转变特性。Pt/La2O3/Pt器件单元表现出了稳定的双极性电阻转变,其高低阻态比大于两个数量级。经过大于1.8×106s的读电压,高低阻态的电阻值没有明显的变化,表现出了良好的数据保持能力。通过研究高低阻态的电流电压关系、电阻值与器件面积的关系,揭示了导电细丝的形成和破灭机制是导致Pt/La2O3/Pt器件发生电阻转变现象的主要原因。     

Al2O3界面钝化与热处理对Gd2O3-HfO2高κ薄膜电性能影响

采用磁控溅射技术在p-Si(100)衬底上生长了Gd2O3掺杂HfO2( GDH)高κ薄膜,制备了GDH/Si和GDH/Al2O3/Si两种堆栈层.结果表明Al2O3界面钝化使漏电流密度降低了两个数量级,并改善了回滞窗口和平带电压的偏移.高温N2退火对堆栈层电学性能影响明显:随着温度的增加,界面性能逐步改善,退火温度为900℃时,回滞窗口小于20 mV,积累区趋势平缓并且单位面积电容值增大,薄膜介电常数为20.     

Ni/Zr-Co-Re堆栈层薄膜吸气剂的吸气性能及Ni作用机理研究

采用磁控溅射的方法制备了带有Ni保护层和Zr-Co-Re(Re代表稀土元素)主体层的堆栈层薄膜吸气剂。通过X射线光电子能谱仪(XPS)分析了薄膜吸气剂内部O元素的含量分布,研究了薄膜吸气剂中Ni层的防氧化作用和机理。研究表明:(1)Ni/Zr-Co-Re堆栈层薄膜吸气剂在160℃保温3h的条件下可以有效激活,并具有高于Zr-Co-Ni单层薄膜吸气剂的吸气性能;(2)Ni保护层降低了吸气剂的被氧化程度,促进了表面吸附的H2分子的解离和扩散。     

纳米硅薄膜制备及HIT太阳能电池

在较高工作气压(332.5～399Pa)下,采用等离子增强化学气相沉积(PECVD)工艺制备了优质的本征纳米硅薄膜及掺磷的纳米硅薄膜,并采用X射线衍射(XRD)、拉曼散射(Raman) 测试技术对其进行了测试和分析.结果表明纳米硅薄膜的XRD谱中存在(111)、(220)和(331)峰位;Raman谱中显示出其薄膜中的晶粒的大小(2～5nm)符合纳米晶的要求.将制备的纳米硅薄膜初步用于栅极/ITO/n-nc-Si∶H/i-nc-Si∶H/p-c-Si/Al/Ag结构的异质结(HIT)太阳能电池,开路电压(Voc)达404mV,短路电流密度(Jsc)可达到34.2mA/cm2(AM1.5,100mW/cm2,25℃).     

ZrCoRE薄膜的结构调控与吸气性能研究

运用扫描电镜、扫描原子探针、X射线衍射仪和动态法分析了高硼硅玻璃表面改性对ZrCoRE薄膜结构和吸气性能的影响.结果表明,ZrCoRE薄膜的纳米组织受衬底表面的影响较大,其表面粗糙度和结构无序度随衬底粗糙度增加而增大:经300℃激活30 rmin后,Ⅰ-型薄膜(Ra=5 nm)吸气性能随时间下降较快,Ⅱ-型(Ra=7 nm)、Ⅲ-型(Ra=59nm)及Ⅳ-型薄膜(Ra=125 nm)的吸气速率依次增大并具有平稳的吸气平台,Ⅳ-型薄膜吸气性能最好.     

Gd2O3-HfO2栅介质薄膜的外延制备及Ge-MOS电学特性分析

以Gd2O3-HfO2( GDH)固溶氧化物作为靶材,采用脉冲激光沉积技术(PLD)在Ge(100)衬底上制备了GDH高k栅介质外延薄膜,其外延生长方式为“cube-on-cube”,GDH薄膜与Ge(100)衬底的取向关系为(100)GDH∥(100)Ge和[110] GDH∥[110]Ge.通过反射式高能电子衍射(RHEED)技术研究了激光烧蚀能量和薄膜沉积温度对薄膜晶体结构的影响,分析了二者与薄膜的取向关系,激光烧蚀能量对薄膜取向影响更为显著.得到较优的GDH外延薄膜沉积工艺为:激光烧蚀能量为3 J·cm-2、薄膜的沉积温度为600℃.用磁控溅射制备了Au/Ti顶电极和Al背电极,其中圆形的Au/Ti电极通过掩膜方法获得,直径为50μm.采用Keithley 4200半导体测试仪对所制备Au/Ti/GDH/Ge/Al 堆栈结构的Ge-MOS原型电容器进行电学特性分析,测试条件为:I-E测试的电场强度0～6MV·cm-1,C-V测试的频率300 kHz～1 MHz,结果表明,厚度为5nm的GDH薄膜具备良好介电性能:k-28,EOT ～0.49 nm,适于22 nm及以下技术节点集成电路的应用.     

纳米硅薄膜太阳能电池的绒面结构研究

通过对比NaOH/乙二醇和NaOH/异丙醇两种体系的优劣,进行不同腐蚀时间和温度下的绒面制备试验,得到了优化的绒面制备工艺和绒面纳米硅薄膜太阳能电池。结果表明:衬底具有完整规则的"金字塔"结构,反射率为11.02%。制备的绒面纳米硅薄膜太阳能电池在标准条件(AM1.5,辐照强度0.1W/cm2,(25±1)℃)下测试,其性能参数为:S为1cm2,Voc为528mV,Isc为28.8mA,η为7.2%。相比较于无绒面结构电池,η提高了2.4%。     

Epitaxial growth and characterization of Gd2O3-doped HfO2 film on Ge （001） substrates with zero interface layer

The GHO （Gd2O3-doped HfO2） films were epitaxially grown on Ge （001） substrates adopting cube-on-cube mode with zero interface layer using pulsed laser deposition （PLD）. Reflection high-energy electron diffraction （RHEED） and high-resolution transmission electron microscopy （HRTEM） observation revealed a sharp interface of GHO/Ge and orientation relationship corre-sponding to （001）GHO//（001）Ge and [011] GHO//[011]Ge. The band offset for GHO/Ge stack was evaluated to be 3.92 eV for va-lence band and 1.38 eV for conduction band by X-ray photoelectron spectrum. Small equivalent oxide thickness （0.49 nm） and inter-face state density （7×1011 cm-2） were achieved from Au/Ti/GHO/Ge/Al capacitors.