纳米集成电路用大直径硅及硅基材料研究进展

本文叙述了大直径硅单晶生长、杂质缺陷行为、表面质量控制及硅基材料的研究现状,讨论了应变硅与绝缘体上硅(SOI)相结合的发展趋势,展望了纳米集成电路用大直径硅及硅基材料的技术经济前景.     

硅基材料的发光特性及机理

硅基发光材料及器件是实现光电子集成的关键,文章介绍了目前取得较大进展的包括多孔硅,掺铒硅,钠米硅等几种主要硅基材料的发光特性及发光机理。     

微机械硅加速度计的性能分析

介绍了各种类型的微机械硅加速度计的工作原理及特性,通过比较各类型硅加速度计的优劣,提出了高灵敏度硅加速度计的设计思路及实现方法。     

硅对烧结M3∶2高速钢回火相及力学性能的影响

为研究硅对烧结高速钢力学性能的影响,采用真空热处理炉在1230℃对含0.4%碳粉及硅添加量在0～3.0%的M3∶2高速钢进行烧结,在500～600℃对烧结后的试样进行二次回火.采用X射线衍射仪,扫描电镜及能谱分析等手段研究了不同硅添加量对回火态高速钢的物相特征及力学性能的影响规律.物相分析结果表明,添加硅后,硅主要分布在回火马氏体及M6C碳化物中,而在MC碳化物中含量较低.回火马氏体组织中硅的含量随硅添加量的增加而增加,同时,硅的添加还显著影响回火马氏体组织中铁素体相的晶格常数,在硅添加量为0.7%时,铁素体相达到最大的晶格常数.力学性能测试结果表明,适量硅的添加可提高二次硬化效果,添加0.7%硅的高速钢在550℃二次回火后获得了最佳的硬度和弯曲强度.     

电解制硅研究进展

电解制硅是投资可与电解制铝相比拟的制取高纯硅的新方法。电解硅是冶金工业、电子工业及能源工业上令人瞩目的新材料。本文在讨论电解制硅工业化的可能性的基础上,综述以硅石、氟硅酸盐为原料电解制品体硅及非晶态硅电沉积的研究进展。     

硅纳米线太阳能电池研究进展

硅纳米线基太阳电池相对于平面硅基太阳电池具有来源丰富低成本的特点,在未来光伏市场应用中具有一定的潜力及价值。就硅纳米线太阳能电池的工作原理,即势垒电场的形成和光生电场的产生进行了简要介绍。详细阐述了径向型和轴向型两种结构的硅纳米线太阳能电池及硅纳米线长度和微观形貌对其光电转换效率的影响。最后,对硅纳米线太阳能电池的发展进行了展望。     

利用湿化学法对不同粒径硅粉进行表面改性研究

通过湿化学方法,利用硅氢化反应,通过对刻蚀体系、脱氧方式、刻蚀后硅粒子的分离方法等工艺的优化,成功地实现了微米硅、纳米硅及硅量子点的表面烃基改性。傅里叶变换红外光谱及扫描电子显微镜测试结果表明,硅粒子的表面是通过Si—C键的连接方式实现了烃基改性。与改性前相比,改性后的硅粒子具有显著提升的抗氧化性和抗团簇能力,能够在有机溶剂中形成稳定的分散体系。值得一提的是,与未经改性的硅量子点相比,经烃基改性后的硅量子点的荧光发射性能有了大幅提高,有望应用于光电领域。     

硅纳米线的制备技术

硅纳米线作为一种新型的一维纳米材料,在纳米电子器件、光电器件及集成电路方面具有很好的应用前景.介绍了硅纳米线在制备方面的国内外研究现状与进展,重点讨论了基于金属催化气-液-固(VLS)生长机理、氧化物辅助生长机理的硅纳米线制备及模板法等制备硅纳米线的研究成果、特点及生长机理.与金属催化VLS生长机理相比,氧化物辅助生长硅纳米线不需要金属催化剂,能避免金属污染,保证了硅纳米线的纯度,因而是今后深入研究的方向.     

MEMS中多孔硅绝热技术

主要介绍了多孔硅的制备方法(化学法、电化学法及原电池法等)、多孔硅导热系数测试的几种常用手段(温度传感器法、显微拉曼散射法及光声法等)、导热系数的理论模型及影响因素．此外,采用不同方法制备了多孔硅样品,分析了其表面形貌并用显微拉曼光谱法测定了导热系数．结果发现,化学法制备的多孔硅孔径尺寸大于微米量级,而利用大孔硅电化学和原电池法得到的样品孔径尺寸小(约20nm),属于介孔硅．由于腐蚀条件的不同,多孔硅的孔隙率和厚度也不同,多孔硅的导热系数随孔隙率和厚度的增大而迅速减小．     

硅芯制备技术及对沉积多晶硅棒杂质的影响

本文介绍了改良西门子法多晶硅生产中的硅芯制备技术,包括区熔法硅芯制备技术和切割法硅芯制备技术。简要介绍了两种硅芯制备技术的工艺流程,并对两种不同技术路线制备硅芯过程中的杂质分凝、挥发及坩埚污染进行了比较。根据分析结果,采用区熔硅芯能在一定程度上降低硅芯对硅棒的杂质贡献。     

硅熔体中碳化硅熔解与硅晶体中碳化硅生长

工业生产的太阳能电池用多晶硅锭内部常出现碳化硅夹杂,影响太阳能电池的转换效率,特别是严重威胁硅片的切割生产过程。本文研究了硅熔体中碳化硅熔解与硅晶体中碳化硅沉淀生长特性。在熔解实验中发现:即使在碳显著过饱和的情况下,碳化硅仍会熔解在1450℃的硅熔体中,同时熔体中易形核处发生新的碳化硅颗粒析出。在1350℃下进行了硅料中碳化硅沉淀的固相生长实验,结果表明晶体硅中碳化硅沉淀的高温固态生长十分缓慢。这一特性得到理论计算证实,它表明固相生长不可能是多晶硅锭中出现大颗粒碳化硅的原因。     

太阳能硅薄膜电池的研究进展

阐述了太阳能电池发电原理和硅系太阳能薄膜电池（单晶硅、多晶硅和非晶硅）的结构、基本原理和特点。介绍了硅系太阳能薄膜电池的发展现状,同时对其优缺点进行了比较,并分析了硅系太阳能薄膜电池的发展前景。     

多孔硅外延层转移制备SOI材料的研究

用多孔硅外延层转移的方法成功地制备出了SOI材料，卢瑟福背散射／沟道谱（RBS／C）和扩展电阻（SPR）的结果表明获得的SOI材料上层硅具有很好的单晶质量，电阻率分布均匀，上层硅与氧化硅埋层界面陡直。对制备多孔硅的衬底材料也作了研究，结果表明P型重掺杂的硅衬底在暗场下阳极氧化后仍保持很好的单晶性能，用超高真空电子束蒸发方法能外延出质量很好的单晶硅，并且，在一定浓度的HF／H2O2溶液中具有较高的腐蚀选择率，保证了上层硅厚度的均匀性。     

一维硅纳米材料的研究进展

作为微电子领域最重要的半导体材料,硅的一维纳米结构在器件组装、纳米尺寸磁性器件、光电子等领域具有重要的作用,已经成为国际上材料科学研究的一个热点.从制备方法、应用前景等方面综述了国际上关于纳米硅丝和纳米硅管的研究进展,并提出今后的研究方向.     

Boron induced recrystallization of amorphous silicon film by a rapid thermal process

Rapid thermal process (RTP) is to induce boron-doped amorphous silicon into a high degree of crystallization of polycrystalline silicon in 5 min. In addition to the short time characteristic, it also provides a relatively lower temperature route to prepare high percentage of polycrystalline silicon in comparison with solid phase crystallization method. Before RTP, boron is homogeneously doped into the amorphous silicon film by ion implantation technology. After rapid thermal processing, the grain size of the polycrystalline silicon was found about at 0.1-0.5 μm. The degree crystallization of silicon is reached up to 99.1% with a good hole mobility of 138.6 cm²/V s.     

Monocrystalline silicon used for integrated circuits: still on the way

With the rapid development of semiconductor technology, highly integrated circuits (ICs) and future nano-scale devices require large diameter and defect-free monocrystalline silicon wafers. The ongoing innovation from silicon materials is one of the driving forces in future micro and nano-technologies. In this work, the recent developments in the controlling of large diameter silicon crystal growth processes, the improvement of material features by co-doping with the intend-introduced impurities, and the progress of defect engineered silicon wafers (epitaxial silicon wafer, strained silicon, silicon on insulator) are reviewed. It is proposed that the silicon manufacturing infrastructure could still meet the increasingly stringent requirements arising from ULSI circuits and will expand Moore’s law into a couple of decades.     

硅材料及其电化学研究进展

硅材料是现代信息科技的主要载体,而其电化学研究则是正确认识和应用硅材料的前提和基础.从硅的表面和界面特性出发,综述了硅的电化学方面的研究进展,阐述了硅电极的阳极和阴极反应行为,总结了硅的刻蚀以及多孔硅的电化学形成机制和影响因素,并进一步展望了硅材料电化学研究的未来发展方向.     

n型层对柔性衬底微晶硅太阳电池特性的影响

在不锈钢柔性衬底上采用等离子体化学气相沉积(PECVD)方法制备了不同结构的n型硅薄膜,测试了在其上生长的微晶硅太阳电池的电学输出特性.发现太阳电池的开路电压随n型层的硅烷浓度线形变化,短路电流密度则存在一个最优值,这与n型层引起的本征层中的孵化层和结构演变有关.将优化后的n型层应用于不锈钢柔性衬底的非晶硅/微晶硅叠层...     

氮化硅晶须对反应烧结氮化硅多孔陶瓷介电性能的影响

以硅粉和氮化硅晶须为原料,通过添加30%(质量分数)成孔剂球形颗粒,以聚乙烯醇作粘结剂,采用干压成型工艺,反应烧结制备了多孔氮化硅陶瓷,分析对比了氮化硅晶须对反应烧结氮化硅多孔陶瓷介电性能的影响.实验结果表明,随着氮化硅晶须加入量的升高,氮化硅多孔陶瓷的介电常数和介电损耗都升高,介电性能恶化.     

多孔硅对单晶硅少子寿命影响状况的研究

以p型单晶硅片为研究对象,在单晶硅片表面采用化学腐蚀方法制备多孔硅层,通过实验选取制备多孔硅的最佳工艺条件,采用SEM观察多孔硅表面形貌,以及用微波光电导法测试少子寿命的变化情况。结果表明,在相同的腐蚀溶液配比条件下腐蚀11min得到的多孔硅层的表面形貌最好,孔隙率最大。在850℃下热处理150min时样品少子寿命的提高达到最大,不同腐蚀时间的样品少子寿命提高程度不同,腐蚀11min的样品少子寿命提高最大,约有10%左右。多孔层的形成伴随着弹性机械应力的出现,引起多孔层-硅基底界面处产生弹性变形,这有利于缺陷和金属杂质在界面处富集。另外,多孔硅仍具有晶体结构,但其表面方向上的晶格参数要比初始硅的晶格参数大,也有利于金属杂质向多孔层迁移。