低温生长硅基碳化硅薄膜研究

在850℃的低温下，在Si（100）衬底上生长了3C－SiC薄膜，气源为SiH4和C2H4混合气体。用X射线衍射、X射线光电子能谱和傅立叶红外吸收谱分析了薄膜的晶体结构、组分以及键能随深度的变化。研究表明薄膜为富硅的3C－SiC结晶层，其中的Si/C比约为1.2。     

热丝法低温生长硅上单晶碳化硅薄膜

提出了热丝化学气相淀积法，在低温（６００－７５０℃）下成功地生长出硅上单晶碳化硅薄膜，Ｘ光衍射谱、喇曼光谱证实了外延膜的单晶结构，光致发光测量证明外延ＳｉＣ材料室温下可稳定发射可见光。     

溅射法低温生长纳米硅薄膜及异质结电池

用射频溅射法在P型硅衬底上生长了纳米硅薄膜,衬底温度控制在100℃左右,工作气体选用H2 Ar,氢气的分压控制在31%到73%,同时改变薄膜的沉积时间.用Raman、XRD、AFM、SEM 及椭偏仪对薄膜的特性进行了测定.XRD的测试结果表明,样品中存在一种微结构,不同于用PECVD方法生长的薄膜.椭偏仪的测试结果给出这种薄膜具有宽带隙.在室温条件下对异质结薄膜电池的I-V特性进行了测量.     

硅基β-SiC薄膜外延生长的温度依赖关系研究

采用常压化学气相淀积（ＡＰＣＶＤ）工艺在１０００～１４００℃温度范围内的（１００）Ｓｉ衬底上进行了β－ＳｉＣ薄膜的异质外延生长．实验结果表明,随着淀积温度的升高,外延层由多晶硅向β－ＳｉＣ单晶转变,结晶情况变好;但同时单晶生长速率却反而有所下降．     

Si基β-SiC薄膜外延生长技术研究

采用SiH4-C3H8-H2气体反应体系,通过常压化学气相淀积（APCVD）工艺在P型Si(100)衬底上进行了β-SiC薄膜异质外延生长。利用俄歇电子能谱、SEM及X射线衍射能谱进行了生长薄膜微结构分析。提出并讨论了外延生长β－SiC薄膜的最佳工艺条件及其生长机理。     

氢气氛退火对硅上低温外延制备的硅锗薄膜性能的影响

采用反应型热化学气相沉积系统在硅(100)衬底上外延生长富锗硅锗薄膜。四氟化锗作为锗源, 乙硅烷作为还原性气体。通过设计表面反应, 在低温条件下(350℃)制备了高质量的富锗硅锗薄膜。研究了氢退火对低温硅锗外延薄膜微结构和电学性能的影响。结果发现退火温度高于700℃时, 外延薄膜的表面形貌随着退火温度的升高迅速恶化。当退火温度为650℃时, 获得了最佳的退火效果。在该退火条件下, 外延薄膜的螺旋位错密度从3.7×10⁶ cm^-2下降到4.3×10⁵ cm^-2, 表面粗糙度从1.27 nm下降到1.18 nm, 而外延薄膜的结晶质量也有效提高。霍尔效应测试表明, 经退火处理的样品载流子迁移率明显提高。这些结果表明, 经过氢退火处理后, 反应型热化学气相沉积制备的低温硅锗外延薄膜可以获得与高温下硅锗外延薄膜相比拟的性能。     

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。     

低温气相硅外延前氩微波等离子原位溅射清洗对薄膜界面的损伤

本文研究了超高真空低温硅外延中，ＥＣＲ微波等离子原位溅射清洗对外延层界面损伤的情况。超高分辨透射电镜照片表明，界面引起的损伤是较严重的损伤层的宽度与衬底偏压的高低和溅射时间的长短直接相关。     

硅基氧化物薄膜的结构及光吸收特性的研究

采用射频磁控共溅射方法制备了纳米Ge颗粒尺寸的Ge-SiO2薄膜、非晶Si-SiO2薄膜和非晶AlSiO复合薄膜，分析了样品的结构，研究发现3类样品均存在较强的吸收，对于Ge-SiO2薄膜观察到光吸收边随Ge颗粒尺寸变小而蓝移的现象，这主要是由于Ge颗粒的量子限域效应所引起的。而对于非晶样品也出现了光吸收边蓝移和能隙展宽的现象，这可能是由于样品中的杂质或缺陷等受到限域作用的结果。     

新型薄膜应变元件

介绍一种改良的薄膜应变片，革新前后对比表明，显著改善了元件特性，应变灵敏度系数高，电阻率高，耐热性良好。     

衬底温度对Si(111)衬底上MBE异质外延3C-SiC薄膜的影响

利用固源分子束外延(SSMBE)技术, 在Si(111)衬底上异质外延生长3C-SiC单晶薄膜, 通过RHEED、XRD、AFM、XPS等实验方法研究了衬底温度对薄膜结构、形貌和化学组分的影响. 研究结果表明, 1000℃生长的样品具有好的结晶质量和单晶性. 在更高的衬底温度下生长, 会导致大的孔洞形成, 衬底和薄膜间大的热失配使降温过程中薄膜内形成更多位错, 从而使晶体质量变差. 在低衬底温度下生长, 由于偏离理想的化学配比也会导致薄膜的晶体质量降低.     

退火温度对磁控溅射SiC薄膜结构和光学性能的影响

首先采用射频磁控溅射法在单晶Si(100)衬底上沉积制备了SiC薄膜,然后将所制备的薄膜试样分别在600,800和1 000℃氩气氛中退火120 min;采用X射线衍射仪和红外吸收光谱仪分析了薄膜的结构随退火温度的变化,采用荧光分光分度计研究了薄膜的发光性能随退火温度的变化。结果表明:室温制备的SiC薄膜为非晶态,经600℃退火后薄膜结晶,且随着退火温度的升高,薄膜的结晶程度越来越好,并且部分SiC结构发生了由α-SiC到β-SiC的转变;所制备的SiC薄膜在384和408 nm处有两个发光峰,且两峰的强度均随退火温度的升高逐渐变强,其中384nm处的峰源自于SiC的发光,408 nm处的峰源自于碳簇的发光。     

PECVD下基底温度对SiC薄膜形态、成分及生长速度的影响

在单晶Si和多晶Cu基底表面上使用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)方法沉积了SiC薄膜. 通过高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)及扫描电子显微镜(SEM)研究基底温度对SiC薄膜成分、结构及生长速度的影响规律。结果表明: 在60~500℃基底温度下制备的SiC薄膜均为非晶态薄膜, 薄膜的生长速度随基底温度的升高而线性降低, 并且在相同沉积条件下, 薄膜在Si基底上的生长速度要高于Cu基底。此外, 薄膜中的硅碳原子比随基底温度的升高而降低, 当基底温度控制在350℃左右时, 可以获得硅碳比为1:1较理想的SiC薄膜。     

不同衬底温度下预沉积Ge对SiC薄膜生长的影响

分别在未沉积Ge和不同衬底温度(300、 500、700℃)沉积Ge条件下,利用固源分子束外延(SSMBE)技术在Si衬底上外延SiC薄膜.通过反射式高能电子衍射(RHEED)、X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)等仪器对样品进行测试.测试结果表明,预沉积Ge的样品质量明显好于未沉积Ge的样品,而且随着预沉积温度的升高,薄膜的质量在逐渐地变好.     

Si/Ge-nanocrystals on SiC(0001)

The growth and structure of Si- and Ge-nanocrystals was investigated using high resolution X-ray diffraction (HRXRD) and atomic force microscopy (AFM). AFM-images were used to determine the lateral and vertical dimensions of the nanocrystal. HRXRD measurements show clearly that Si- and Ge-nanocrystals grow on 6H–SiC(0001) preferentially in two different orientations — 111 and 110 — with respect to the surface normal. The growth of Ge-nanocrystals on Si-rich 6H–SiC(0001) surfaces leads to the formation of Si/Ge-alloy nanocrystals. Both types of nanocrystals grow coherently with respect to the substrate. Hence, due to the respective lattice mismatch, the degree of coherence was found to be much better for Si-nanocrystals.     

铝诱导晶化法低温制备多晶硅薄膜

为了满足在普通玻璃衬底上制备多晶硅薄膜晶体管有源矩阵液晶显示器,低温（＜６００℃）制备高质量多晶硅薄膜已成为研究热点．本文研究了一种低温制备多晶硅薄膜的新工艺：金属诱导非晶硅薄膜低温晶化法．在非晶硅薄膜上蒸镀金属铝薄膜,并光刻形成铝膜图形,而后于氮气保护中退火．利用光学显微镜和拉曼光谱等测试方法,研究了Ａｌ诱导下非晶硅薄膜的晶化过程,结果表明;在５６０℃退火６ｈ后;铝膜下的非晶硅已完全晶化,确定了所制备的是多晶硅薄膜．初步探讨了非晶硅薄膜金属诱导横向晶化机理．     

硅碳比对Si(111)表面SSMBE异质外延SiC薄膜的影响

利用固源分子束外延(SSMBE)生长技术, 在不同的硅碳蒸发速率比(Si/C)条件下, 在Si(111)衬底上生长SiC单晶薄膜. 利用反射式高能电子衍射(RHEED)、X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)和傅立叶变换红外光谱(FTIR)等实验技术, 对生长的样品形貌和结构进行了研究. 结果表明, 在Si/C比(1.1:1.0)下生长的薄膜样品, XRDω扫描得到半高宽为2.1°; RHEED结果表明薄膜具有微弱的衍射环, 有孪晶斑点. 在Si/C比(2.3:1.0)下生长的薄膜, XRDω扫描得到的半高宽为1.5°, RHEED显示具有Si的斑点和SiC的孪晶斑点. AFM显示在这两个Si/C比下生长的样品表面都有孔洞或者凹坑, 表面比较粗糙. 从红外光谱得出 薄膜存在着比较大的应力. 但在Si/C比(1.5:1.0)下生长的薄膜样品, XRDω 扫描得到的半高宽仅为1.1°; RHEED显示出清晰的SiC的衍射条纹, 并可看到SiC的3×3表面重构, 无孪晶斑点; AFM图像表明, 没有明显的空洞, 表面比较平整. FTIR谱的位置显示, 在此Si/C比下生长的薄膜内应力比较小. 因此可以认为, 存在着一个优化的Si/C比(1.5:1.0), 在这个Si/C比下, 生长的薄膜质量较好.     

C/SiC陶瓷基复合材料表面Si/SiC涂层制备

采用新的泥浆预涂层-反应烧结工艺在C/SiC复合材料表面制备Si/SiC致密涂层,重点研究了原材料、工艺条件对涂层性能的影响;采用XRD分析涂层的组分及晶体结构,采用SEM分析涂层的断口形貌.结果显示,采用MC为胶粘剂、较低的裂解升温速度制备的预涂层性能最好;无Si气氛存在直接高温烧结制备涂层性能差,而在真空环境下、1450～1600℃温度范围高温烧结能够制备出致密的Si/SiC涂层,Si气氛的大量存在是决定涂层性能的关键.     

不同射频溅射功率下直接制备Ca_2Si薄膜(英文)

磁控溅射系统在恒定Ar气压和Ar气流流量下,使用不同射频溅射功率在Si(100)衬底上分别沉积Ca薄膜;随后,800℃真空退火1 h.立方相的Ca2Si薄膜首次、单独、直接生长在Si(100)衬底上.实验结果指出,在多相共生的Ca-Si化合物中,沉积Ca薄膜时的射频溅射功率影响了立方相Ca2Si薄膜的质量;最优化的溅射功率是85 W.另外,退火温度为800℃时,有利于单一相Ca2Si的独立生长.并且,退火时间也是关键因素.     

Laser Direct Writing of Ag Films from Solution on Si Substrate

Pulsed Nd:YAG laser was used to irradiate Si substrate immersed in AgN03 ethylene glycol solution to deposit Ag films along the lines scanned by laser on the substrate, which is a photo-thermal decomposing process. The decomposed Ag atoms congregate and form polycrystalline Ag particles. The Ag concentration changes greatly with the total laser energy^4absorbed by substrate. Transmission electron microscopy (TEM) observation shows the Ag particles are inlaid in the Si substrate. Auger electron spectrum (AES) shows that the Ag concentration decreases with the increase of the sputtering depth, and there is no oxygen element on the surface of the deposited Ag films.