SiC薄膜的制备及其对气氛的响应研究

在CH4,H2,SiH4混合气体中用热丝化学气相沉积(HFCVD)法生长SiC薄膜。利用XRD、原子力显微镜(AFM)对SiC薄膜的表面形貌和晶体结构进行测试分析,结果表明,薄膜的确是SiC,其厚度为310nm。对该薄膜在较高温度(250℃)下进行气敏特性测试,发现其对乙醇、乙醚有较好的敏感特性。进一步研究表明,不同的薄膜制备工艺条件对薄膜的气敏特性有一定的影响,其中H2流量,掺杂(N2)浓度对薄膜气敏特性影响较大。     

低温生长SiC薄膜衬底碳化研究

讨论了在用热丝化学汽相沉积(HFCVD)法沿Si(111)晶面异质生长SiC薄膜的过程中衬底碳化工艺对SiC成膜的影响。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射谱(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和俄歇电子能谱(AES)等分析手段,对衬底碳化进行研究。并对典型工艺条件(钨丝温度2 000℃,衬底温度800℃,衬底碳化时间5 min)下制备的样品的碳化层进行分析,得出其厚度约为20 nm,由富C的3C-SiC层,3C-SiC层和含C的Si层组成。     

碳化硅薄膜及压阻效应研究

研究了SiC薄膜的制备及其压阻特性。利用热丝化学气相沉积(HFCVD)法在硅(111)晶面制备SiC薄膜,对制备的薄膜进行X射线衍射分析和其它测试。结果表明:SiC薄膜晶向取向一致,薄膜生长速率为3 m / h,厚度约为5 m。同时,利用高阻仪研究该薄膜的压阻特性,测得应变量()在(2~6)×104范围内,电阻的相对变化量(ΔR·R1)和压阻灵敏度因子(k)随应变量()的变化曲线。结果表明该薄膜有明显的压阻效应。     

HFCVD法制备SiC材料及室温光致发光

利用热丝化学气相沉积法(HFCVD)以CH4和SiH4作为反应气体在Si衬底上制备了SiC薄膜。用X射线衍射(XRD)、傅立叶红外吸收谱(FTIR)等手段对样品进行了结构和组分分析，分析结果表明已经在Si衬底上制备了SiC薄膜。对所制备的SiC薄膜进行了光致发光测试，在室温下观察到了薄膜峰值位于417nm和436nm的较强的可见光发射，认为这两个相近的蓝光发射起源可能是光激发载流子从SiC晶粒核心激发．然后转移到SiC晶粒表面发光中心上的辐射复合。     

a-SiNx:H薄膜的热丝化学气相沉积及微结构研究

为了研究热丝温度对a-SiNx:H薄膜性能的影响,采用热丝化学气相沉积法,以SiH4,NH3,H2为反应气源,改变热丝温度沉积薄膜。通过紫外-可见光吸收谱、傅里叶红外透射光谱、光致发光光谱等测试手段对薄膜发光特性、微观结构及键合情况进行表征与分析。从测试情况可知,当热丝温度为1645℃时,H含量最大,N含量最小,同时其折射率最高,薄膜材料的有序度增大;当热丝温度为1713℃时,H含量减少,N含量达到最大,且随着热丝温度增大,薄膜中N含量又开始下降,内部缺陷态密度增加。结果表明,热丝法制备a-SiNx:H薄膜的热丝温度最佳值在1596℃~1680℃之间,此时所制备的薄膜折射率为2.0,适合应用于硅基太阳能电池减反射膜层,且具有较充分的氮、氢含量,薄膜结构、性能稳定。     

热丝化学气相沉积法低温制备纳米晶态碳化硅薄膜

采用热丝化学气相沉积(HFCVD)技术以甲烷(CH4)和硅烷(SiH4)作为源反应气体在Si(111)衬底上合成了纳米晶态SiC薄膜。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)以及光致发光(PL)检测技术对薄膜的晶体结构、表面形貌和PL特性进行了分析和表征。结果表明，在较低的衬底温度下所沉积的薄膜是由镶嵌于非晶SiC网络中的晶态纳米SiC构成。纳米晶粒平均尺寸约为6nm。室温下用HeCr激光激发样品，观到薄膜发出波长位于400～550nm范围内可见光辐射。     

HFCVD法生长金刚石薄膜中的热丝技术

本工作研究了在热丝(HF)CVD法生长金刚石薄膜中的热丝技术,给出了一种通常作为热丝的钨丝的实用性预处理方法,并且研究了热丝温度分布对生长膜厚度的影响,发现膜厚分布与基片表面温度分布是一致的。     

AIN/Si(111)复合衬底上4H-SiC薄膜的异质外延

利用化学气相淀积(CVD)的方法在AlN/Si(111)复合衬底上成功实现了4H-SiC薄膜的异质外延生长,用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、阴极荧光(CL)等方法对所得样品的结构特征、表面形貌和光学性质进行了表征测量.XRD测量结果显示得到的SiC薄膜的晶体取向单一;室温CL结果表明所得SiC薄膜为4H-SiC,且随着生长温度的升高,SiC薄膜的CL发光效率提高.生长温度、反应气源中C/si比等工艺参数对SiC薄膜的外延生长及其性质影响的研究表明在AIN/Si(111)复合衬底上外延4H-SiC的最佳衬底温度为1230～1270℃,比通常4H-SiC同质外延所需的温度低200～300℃;较为合适的C/Si比值为1.3.     

HFCVD金刚石薄膜的热场模拟及实验

基体温度是影响金刚石薄膜生长质量的重要因素之一.基于有限元分析法,通过AN-SYS CFX软件对基体温度场进行模拟仿真,得到基体表面温度场的分布,并分别讨论了热丝-基体距离、热丝间距、水冷系数等参数对系统温度场均匀性和一致性的影响.经仿真优化后得到的参数值分别为热丝-基体距离10 mm、热丝间距15 mm、水冷系数1 000 W/(m2·K).在此优化工艺的基础上进行热丝化学气相沉积(HFCVD)金刚石薄膜的实验,并采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对金刚石薄膜表面特征进行检测.结果表明:利用仿真优化后的薄膜生长参数,可以在金刚石薄膜生长区域得到比较均匀的多晶金刚石薄膜.     

SiC/SiO_2镶嵌结构薄膜光致发光特性研究

采用 SiC/SiO_2复合靶,用射频磁控共溅射技术和高温退火的方法制备了 SiC/SiO_2纳米镶嵌结构复合薄膜,并应用傅里叶红外吸收(FTIR),X 射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM)和光致发光(PL)实验分析了薄膜的结构、表面形貌以及光致发光性能。结果表明,样品经高温退火后在 SiO_2基质中有 SiC 纳米颗粒形成。以 280 nm 波长光激发样品薄膜表面,显示出较强的 365 nm 的紫外光发射以及 458 nm 和 490 nm 处的蓝光发射,其发光强度随退火温度从 800℃升高至 1 050℃而增强。其发光归结为薄膜中与 Si-O 相关的缺陷形成的发光中心。     

硫掺杂纳米金刚石薄膜的图形化生长

利用电子增强热丝化学气相沉积(EACVD)技术,以CH4/H2/H2S/Ar为工作气体,SiO2/Si为衬底,制备了硫掺杂金刚石薄膜。研究了利用光刻技术实现薄膜的图形化生长。结果表明:以SiO2作掩模的光刻技术能够使得硫掺杂金刚石薄膜在光滑SiO2/Si基片上很好地图形化生长。Hall效应检测表明硫掺杂金刚石薄膜为n型,给出了n型金刚石/p-Si异质结的反向I-V特性曲线。     

热丝化学气相沉积法在CH4／H2混合气体中低温生长超薄纳米金刚石膜

用热丝化学气相沉积方法研究了低温(~550℃)和低反应气压(~7 Torr)下硅片上金刚石膜的成核和生长.成核过程中采用2.5%的CH4浓度,在经充分超声波预处理的硅片上获得了高达1.5×1011cm-2的成核密度.随CH4浓度的增加所成膜中的金刚石晶粒尺寸由亚微米转变到纳米级.成功合成了表面粗糙度小于4nm、超薄(厚度小于500nm)和晶粒尺寸小于50nm的纳米金刚石膜.膜与衬底结合牢固.膜从可见光至红外的光吸收系数小于2×104cm-1.用我们常规的HFCVD技术,在低温度和低压下可以生长出表面光滑超薄的纳米金刚石膜.     

在n型硅基底上二次注入硼离子金刚石膜的p-n结效应

在n型Si衬底上用热丝化学气相沉积方法制备了多晶金刚石膜,用200keV的离子注入机在金刚石膜中进行了二次硼离子注入,第一次注入能量为70keV,第二次注入能量为120keV,获得了硼离子的均匀分布,测试了样品的I-V特性,发现其具有明显的p-n异质结效应.     

Two Steps B Ion-Implantation of Diamond Film Grown on an n-Type Si Substrate and Its p-n Junction Effects

Polycrystalline diamond thin films are deposited on an n-type Si substrates by hot filament chemical vapor deposition,and then are implanted with boron ions in a 200keV ion implanter.In order to achieve a better distribution of the implanted element,boron ions are implanted by two steps:implanting boron ions with the energy of 70keV first,and then with the energy of 100keV.The homogeneous distribution of the B ion is gained.The current-voltage characteristics of the samples are studied.It is found that the p-n heterojunction effect is achieved in these samples.     

氮化硅湿法蚀刻中热磷酸的蚀刻率

在半导体湿法蚀刻中,热磷酸广泛地用于对氮化硅的去除工艺,实践中发现高温下磷酸对氮化硅蚀刻率很难控制.从热磷酸在氮化硅湿法蚀刻中的蚀刻原理出发,分析了影响蚀刻率的各个因素,并通过实验分析了各个因素对蚀刻率的具体影响.根据目前广泛应用于生产中的技术,介绍了如何对相关因素进行控制调节,为得到稳定的热磷酸蚀刻率提供了方向.     

Low‐Temperature Formation of Well‐Aligned Nanocrystalline Si/SiOx Composite Nanowires

Well‐aligned nanocrystalline (nc)‐Si/SiO_x composite nanowires have been deposited on various substrates at 120 °C using SiCl₄/H₂ in a hot‐filament chemical vapor deposition reactor. Structural and compositional analyses reveal that silicon nanocrystals are embedded in the amorphous SiO_x nanowires. The nc‐Si/SiO_x composite nanowires are transparent in the range 500–900 nm. Photoluminescence spectra of the nc‐Si/SiO_x composite nanowires have a broad emission band, ranging from 420 to 525 nm. Water vapor from the chamber wall plays a crucial role in the formation of the well‐aligned nanowires. A possible mechanism for the formation of the composite nanowires is suggested.