a-Si:H中磷掺杂机理的探讨

<正> 在用磷掺杂a-Si∶H时,我们发现随掺杂量的增加,a-Si(P)∶H的直流暗电导σ_D先是增大,在 P/Si=10~(-3)时达最大值,为 10~(-2)(Ω-cm)~(-1)左右.继续的掺杂反而使σ_D下降.相应地,激活能 E_a先是减小,在P/Si(?)10~(-3)时呈最小,约 0.2eV,然后复而增大,如图1所示.这与单晶硅不一样的现象——磷在轻掺杂时有明显的掺杂作用而在“重掺杂”时失却掺杂作用——引起我们探讨非晶硅掺杂机制的兴趣. 为此,用辉光放电法在高纯单晶硅片上制备一系列掺杂程度不一的a-Si 样品,测红外吸收谱,看其随掺杂程度的变动.在此须提及,虽同是辉光放电法,但我们没有用Dundee大学的pH_3为掺杂剂的方法.我们建立一种新的掺杂方法,即利用升华或汽化     

重掺杂高补偿锗的电导和磁阻

测量了双掺砷、镓,掺杂浓度～10~(13)cm~(-3),补偿程度～0.9的N型和P型锗在2.5-300K的电导特性和2.5—77K、0—7T磁场下的磁阻.当T<6K时,电导特性满足变距跳跃电导的T~(1/4)关系.在1060K时,基本带的扩展态电导起主要作用.在弱磁场下观察到负磁阻效应,磁场强度增大时磁阻变成正值.N型和P型样品的正磁阻部分分别与磁场强度的2.8次方和2次方成正比.     

激光辐照固态Al膜制备p型重掺杂4H-SiC

通过激光辐照固态Al膜,制备了一种p型重掺杂4H-SiC,分析了Al膜厚度、激光脉冲个数对掺杂结果的影响,验证了不同工艺参数对p型掺杂层表面电学性能的调控作用。结果表明,当Al膜厚度为120nm,脉冲个数为50时,掺杂试样的最大载流子浓度为6.613×10~(17) cm~(-3),最小体电阻率为17.36Ω·cm,掺杂浓度(粒子数浓度)可达6.6×10~(19) cm~(-3)。4H-SiC的Al掺杂改性机理为:在紫外激光作用下,Si—C键断裂,Al原子替代Si原子形成p型掺杂层。     

MOCVD生长的p型GaN薄膜中Mg掺杂的优化与分析

通过优化Mg流晕增强了MoCVD生长的GaN薄膜的p型电导并改善了晶体质量.Hall测量结果表明卒穴浓度首先随着Mg流量的升高而升高,达到极大值后开始降低;迁移率始终随Mg流量的升高而降低.最优的样品在室温下空穴浓度达到4.1×1017cm-3,电阻率降至1Ω·cm.考虑施主型缺陷MGaVN的自补偿作用,计算了空穴浓度随掺杂浓度变化的曲线关系.计算结果表明自补偿系数随掺杂浓度的增大而增大;空穴浓度首先随掺杂浓度的增大而增加,存受主浓度为NA≈4×1019左右时达到极大值,之后随着掺杂浓度的增大而迅速降低.XRD数据表明在实验范围内晶体缺陷密度随着掺杂浓度的降低而降低.     

MOCVD生长的p型GaN薄膜中Mg掺杂的优化与分析

通过优化Mg流晕增强了MoCVD生长的GaN薄膜的p型电导并改善了晶体质量.Hall测量结果表明卒穴浓度首先随着Mg流量的升高而升高,达到极大值后开始降低;迁移率始终随Mg流量的升高而降低.最优的样品在室温下空穴浓度达到4.1×1017cm-3,电阻率降至1Ω·cm.考虑施主型缺陷MGaVN的自补偿作用,计算了空穴浓度随掺杂浓度变化的曲线关系.计算结果表明自补偿系数随掺杂浓度的增大而增大;空穴浓度首先随掺杂浓度的增大而增加,存受主浓度为NA≈4×1019左右时达到极大值,之后随着掺杂浓度的增大而迅速降低.XRD数据表明在实验范围内晶体缺陷密度随着掺杂浓度的降低而降低.     

铁掺杂对不同导电类型硅材料电阻率的影响

采用电阻率为4.8Ω·cm的p型硅片和10Ω·cm的n型硅片,通过高温扩散法制备出了Fe掺杂的补偿硅材料.在室温避光条件下,测量样品电阻率p,并用XRD对扩散后的样品进行分析,研究了Fe掺杂对不同导电类型硅材料电阻率的影响.结果表明:相对于n型硅材料,深能级杂质Fe掺杂对p型硅材料电阻率的影响更大,其Fe掺杂p型硅材料电阻率远大于Fe掺杂n型硅材料;当p型硅表面Fe扩散源浓度为1.74× 10-5 mol/cm2时,在1 200℃下扩散1h后,材料具有最大电阻率7 246Ω· cm.     

调制掺杂对AlGaN/GaN HEMT材料电学性能的影响

利用范德堡Hall方法和汞探针C-V方法,研究了不同Si调制掺杂浓度对AlGaN/GaN HEMT材料电学性质的影响.发现si掺杂可以改善材料电学性能,二维电子气(2DEG)面密度和方块电阻(ns×μ)可以通过si调制掺杂精确控制.当Si掺杂浓度为3×10(18)cm-3时,得到了最低的方块电阻360Ω/□.尽管受到高浓度电子和离化杂质对二维电子气的散射影响,迁移率仍可达1220cm2/(V·s).分析了范德堡Hall方法和汞探针C-V方法的差别,同时测得材料的阈值电压也在合理范围.     

N掺杂MgZnO薄膜的p型导电稳定性研究

利用磁控溅射技术,以Mg0.06Zn0.94O为陶瓷靶材,制备了N掺杂p型Mg0.1 3Zn0.8 7O薄膜,薄膜的电阻率为42.45Ω·cm,载流子浓度为3.70×1017/cm3,迁移率为0.40cm2·V-1·s-1。研究了该薄膜p型导电性质在室温空气下随时间的变化情况。实验结果表明,薄膜的电阻率逐渐升高,载流子浓度降低,五个月以后,薄膜转变为n型导电,电阻率为85.58Ω·cm,载流子浓度为4.53×1016/cm3,迁移率为1.61cm2·V-1·s-1。真空热退火后重新转变为p型。结果显示,其p型导电类型的转变与在空气中吸附H2O或H2等形成浅施主有关。     

C元素对N型a-Si:H薄膜微结构及电学特性的影响

采用等离子增强化学气相沉积(PECVD)工艺,制备了P-C二元复合掺杂氢化非晶硅(a-Si:H)薄膜,研究了C元素对N型a-Si:H薄膜暗电导率(σ)及电导激活能(Ea)的影响;利用激光拉曼光谱研究了C元素对薄膜微结构的影响,讨论了P-C二元复合掺杂a-Si:H薄膜电学性能与微结构之间的相互影响关系.结果表明:随着C掺杂量的增加,a-Si:H薄膜的短程有序度降低,中程有序度基本保持不变,缺陷逐渐减少;一定程度的C掺杂可使N型a-Si:H薄膜电导激活能降低而使薄膜的暗电导率升高,但过量的C掺杂使N型a-Si:H薄膜非晶网络结构有序度严重恶化,电导率出现明显下降趋势.

Abstract：

Hydrogenated amorphous silicon (a-Si:H) thin films doped with P and C were deposited by plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD).The influence of carbon on the dark conductivity,activation energy and mirostructure of the P-doped a-Si:H films was investigated by means of electrical measurment and Raman spectroscopy,and the relationship between electrical properties and microstructure of the films was also analyzed.It is shown from Raman spectra that the degree of short-range order and the defects of the films decreae with the increase of carbon doping,while the degree of intermediate-range order remains unchanged.A small amount of carbon can reduce the activation energy and enhance the dark conductivity of the P-doped a-Si : H thin films.However,excessive carbon makes the structural order of the amouphous network get worse which leads to a decline of dark conductivity.     

掺钕聚甲基丙烯酸甲酯的光谱性质

研究了三价钕离子在钕螯合物掺杂的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中的吸收光谱和发射光谱。根据Judd-Ofelt理论,从吸收光谱计算了钕离子在PMMA中的光学跃迁的强度参量Ω2、Ω4和Ω6(Ω2=28.99×10-20cm2,Ω4=5.29×10-20cm2,Ω6=3.82×10-20cm2)。用强度参量计算了钕离子激发态(4F3/2)的辐射跃迁几率(2221.54s-1)和辐射寿命(450.14μs),同时计算了4F3/2→4IJ',跃迁的受激发射截面σij和荧光分支比β。分析表明,Nd(DBM)3Phen掺杂的PMMA可望用于激光放大器件。     

脉冲激光沉积法Li-N双受主共掺p型ZnO薄膜的生长及其特性

采用脉冲激光沉积技术制备了Li-N双受主共掺杂p型ZnO薄膜,其中Li来自Li掺杂ZnO陶瓷靶,N来自N2O生长气氛.室温Hall测试发现Li-N共掺p型ZnO薄膜的最低电阻率为3.99Ω·cm,迁移率为0.17cm2/(V·s),空穴浓度为9.12×1018cm-3.PL谱测试发现了与Li受主和N受主态相关的发光峰,其受主能级分别约为120和222meV.由p-ZnO:(Li,N)薄膜制备的ZnO同质p-n结具有整流特性.     

脉冲激光沉积法Li-N双受主共掺p型ZnO薄膜的生长及其特性

采用脉冲激光沉积技术制备了Li-N双受主共掺杂p型ZnO薄膜,其中Li来自Li掺杂ZnO陶瓷靶,N来自N2O生长气氛.室温Hall测试发现Li-N共掺p型ZnO薄膜的最低电阻率为3.99Ω·cm,迁移率为0.17cm2/(V·s),空穴浓度为9.12×1018cm-3.PL谱测试发现了与Li受主和N受主态相关的发光峰,其受主能级分别约为120和222meV.由p-ZnO:(Li,N)薄膜制备的ZnO同质p-n结具有整流特性.     

锗掺杂磁控直拉单晶硅太阳电池

介绍了锗掺杂浓度为(1～1.5)×1019cm-3的10Ω·cm磁控直拉单晶硅衬底上BSFR(back surface field and reflection)和BSR(back surface reflection)太阳电池的制备和电性能.BSR锗掺杂单晶硅太阳电池的AM0效率最高为12.3%.BSFR锗掺杂单晶硅太阳电池的AM0效率达到15%.利用1MeV的高能电子对制备的锗掺杂单晶硅太阳电池进行了辐照实验.作为对比,对全部常规10Ω·cm的CZ单晶硅太阳电池也进行了实验.结果表明,锗掺杂浓度为(1～1.5)×1019cm-3的磁控直拉单晶硅太阳电池的电性能和抗辐照性能与常规直拉硅太阳电池基本相同.利用锗掺杂磁控直拉单晶硅片机械强度较高的优点,可以降低太阳电池生产过程破损率.     

锗掺杂磁控直拉单晶硅太阳电池

介绍了锗掺杂浓度为(1～1.5)×1019cm-3的10Ω·cm磁控直拉单晶硅衬底上BSFR(back surface field and reflection)和BSR(back surface reflection)太阳电池的制备和电性能.BSR锗掺杂单晶硅太阳电池的AM0效率最高为12.3%.BSFR锗掺杂单晶硅太阳电池的AM0效率达到15%.利用1MeV的高能电子对制备的锗掺杂单晶硅太阳电池进行了辐照实验.作为对比,对全部常规10Ω·cm的CZ单晶硅太阳电池也进行了实验.结果表明,锗掺杂浓度为(1～1.5)×1019cm-3的磁控直拉单晶硅太阳电池的电性能和抗辐照性能与常规直拉硅太阳电池基本相同.利用锗掺杂磁控直拉单晶硅片机械强度较高的优点,可以降低太阳电池生产过程破损率.     

Cu掺杂n型硅材料的制备及热敏特性研究

通过高温扩散的方法制备出铜掺杂的n型单晶硅材料,详细研究了不同制备条件所得材料的电学及热敏特性。结果表明当铜表面源浓度为1.83×10-7mol/cm2时,1200℃下扩散2个小时得到的铜掺杂补偿硅材料的电阻率达到最大值46.2Ω?cm。测试表明铜掺杂n型单晶硅材料具有良好的负温度系数热敏特性,B值分布于3010K-4130K之间。     

砷化镓中余误差和高斯掺杂层的平均电导

在计入杂质离化度影响的基础上,利用“电导率——杂质浓度”曲线计算了n～erfc,n—高斯,P—erfc和P—高斯分布的GaAs掺杂层的平均电导曲线。这些曲线可用于分析扩散层或离子注入的掺杂层,因而对于某些砷化镓平面器件和集成电路的设计和分析也是有用的。 一、引言 众所周知,指明硅中原始表面浓度与次扩散层平均电导之间的关系的Irvin曲线对于硅器件和集成电路的设计和分析是重要的。虽然Baliga报道了一组GaAs中的n—erfc平均电导曲线,但是至今还没     

ZnSe-ZnTe应变层超晶格用于光电器件的新材料

采用分子束外延方法生长了ZnSe-ZnTe应变层超晶格。采用光致发光方法对ZnSe-ZnTe应变层超晶格的光学特性进行了评价,发光颜色为由蓝绿至红的可见光范围内.为了获得宽带Ⅱ-Ⅵ族半导体的p型和n型电导,采用调制掺杂技术制备了ZnSe-ZnTe超晶格,如果在ZnTe层中有选择地掺杂Sb,则所有样品呈现p型电导,且空穴浓度为(0.5-1.0)×10~(14)cm~(-3)。另一方面,Ga掺杂的应变层超晶格的电子浓度为(2-7)×10~(13)cm(-3)。其     

异质结n＋多晶硅/n型4H-SiC欧姆接触的制备

从理论和实验的角度研究了n型4H-SiC上的多晶硅欧姆接触.在P型4H-SiC外延层上使用P 离子注入来形成TLM结构的n阱.使用LPCVD淀积多晶硅并通过P 离子注入及扩散进行掺杂,得到的多晶硅方块电阻为22Ω/□.得到的n 多晶硅/n-SiC欧姆接触的比接触电阻为3.82×10-5Ω·cm2,接触下的注入层的方块电阻为4.9kΩ/□.对n 多晶硅/n-SiC欧姆接触形成的机理进行了讨论.     

MOCVD法制备磷掺杂p型ZnO薄膜

利用金属有机化学气相沉积方法在玻璃衬底上生长了掺磷的p型ZnO薄膜.实验采用二乙基锌作为锌源,高纯氧气和五氧化二磷粉末分别作为氧源及磷掺杂源.实验表明:生长温度为400～450℃时获得了p型ZnO薄膜,而且在420℃时,其电学性能最好,空穴浓度为1.61×1018cm-3,电阻率为4.64Ω·cm,迁移率为0.838cm2/(V·s).霍尔测试和低温光致发光谱证实了该ZnO薄膜的p型导电特性,并观察到薄膜位于3.354eV与中性受主束缚激子相关的发射峰.     

MOCVD法制备磷掺杂p型ZnO薄膜

利用金属有机化学气相沉积方法在玻璃衬底上生长了掺磷的p型ZnO薄膜.实验采用二乙基锌作为锌源,高纯氧气和五氧化二磷粉末分别作为氧源及磷掺杂源.实验表明:生长温度为400～450℃时获得了p型ZnO薄膜,而且在420℃时,其电学性能最好,空穴浓度为1.61×1018cm-3,电阻率为4.64Ω·cm,迁移率为0.838cm2/(V·s).霍尔测试和低温光致发光谱证实了该ZnO薄膜的p型导电特性,并观察到薄膜位于3.354eV与中性受主束缚激子相关的发射峰.