Si基热氧化Si_(1-x-y)Ge_xC_y薄膜的室温光致发光特性

采用等离子体增强化学气相淀积(PECVD)法在Si(100)衬底上淀积一层厚度约为170nm的富Ge高C含量的Si1-x-yGexCy薄膜,然后将其分别在800℃和1100℃下湿氧氧化20min.在室温下观测到强烈的光致发光.室温下的光致发光谱(PL谱)测量显示,800℃下氧化后的样品在370nm和396nm附近有两个光致发光带,1100℃下氧化后的样品只在396nm附近有一个光致发光带.396nm附近的发光带可归之于由氧化薄膜中的缺陷O-Si-O(Si02)或O-Ge-O(Ge02)引起的,而370nm附近的发光带与薄膜中Ge-C对发光中心有关     

Si基热氧化Si1-x-yGexCy薄膜的室温光致发光特性

采用等离子体增强化学气相淀积（ＰＥＣＤ）法在Ｓｉ（１００）衬底上淀积一层厚度约为１７０ｎｍ的富Ｇｅ高Ｃ含量的Ｓｉ、－ｘ－７ＧｅｘＣｙ薄膜，然后将其分别在８００℃和１１００℃下湿氧氧化２０ｍｉｎ。在室温下观测到强烈的光致发光，室温下的光致发光谱（ＰＬ谱）测量显示，８００℃下氧化后的样品在３７０ｎｍ和３９６ｎｍ附近有两个光致发光带，１１００℃下氧化后的样品只在３９６ｎｍ附近有一光致发光带，３９６ｎｍ附     

在Si(111)上脉冲ArF准分子激光淀积晶态定向α-SiC薄膜

报道用脉冲ArF激光烧蚀SiC陶瓷靶,在800℃Si(111)衬底上淀积SiC薄膜,再经920℃真空(10-3Pa)退火处理,制备出晶态α-SiC薄膜.用FTIR、XPS、SEM、XRD、TEM、PL谱等分析方法,研究了薄膜的表面形态、晶体结构、微结构、组成、化学态和光致发光等.结果表明,在920℃较低温度下,SiC薄膜经非晶核化--长大过程,生成了晶态α-SiC(0001)∥Si(111)高度定向外延膜,薄膜内C/Si比约为1.01.表面有污染C及少量氧化态Si和C.室温下用280nm光激发薄膜,在341nm处有较强发光峰,半峰宽45nm,显示出较好的短波发光性质.     

Si基Ge/SiGeⅠ型量子阱结构的理论设计和实验研究

基于能带工程理论,设计了Si基Ge/SiGeⅠ型量子阱结构。采用超高真空化学气相淀积系统,制备出高质量的Si基Ge/SiGe多量子阱系列材料。当样品中Ge量子阱宽从15nm减少到12nm和11nm时,室温下荧光(PL)光谱观测到量子限制效应引起的直接带跃迁发光峰位的蓝移,峰位的实验值与理论值符合得很好;当Ge量子阱宽逐渐减小到9nm和7nm时,测试得到样品的PL谱峰位却与理论预期出现了较大的差值。进一步的实验表明,这主要是由于量子阱厚度小到一定程度时,量子阱的直接带发光受到抑制,其发光主要源于Ge虚拟衬底。     

在Si(111)上脉冲ArF准分子激光淀积晶态定向α-SiC薄膜

报道用脉冲 Ar F激光烧蚀 Si C陶瓷靶 ,在 80 0℃ Si( 1 1 1 )衬底上淀积 Si C薄膜 ,再经92 0℃真空 ( 1 0 - 3Pa)退火处理 ,制备出晶态α- Si C薄膜 .用 FTIR、XPS、SEM、XRD、TEM、PL谱等分析方法 ,研究了薄膜的表面形态、晶体结构、微结构、组成、化学态和光致发光等 .结果表明 ,在 92 0℃较低温度下 ,Si C薄膜经非晶核化 -长大过程 ,生成了晶态α- Si C( 0 0 0 1 )∥ Si( 1 1 1 )高度定向外延膜 ,薄膜内 C/ Si比约为 1 .0 1 .表面有污染 C及少量氧化态 Si和 C.室温下用 2 80 nm光激发薄膜 ,在 341 nm处有较强发光峰 ,半峰宽 45nm,显示出较好的短波     

脉冲ArF准分子激光淀积SiC/Si(100)薄膜的最佳晶化温度及光致发光

用脉冲ArF准分子激光熔蚀SiC陶瓷靶,在800C Si(100)衬底上淀积SiC薄膜,经不同温度真空(10-3Pa)退火后,用FTIR、XRD、TEM、XPS、PL谱等分析方法,研究了薄膜最佳晶化温度及表面形态、结构、组成,并对在最佳退火温度处理后的样品进行了化学态、微结构及光致发光的研究.结果表明,在Si(100)上800C淀积的样品为非晶SiC薄膜.经850-1050C不同温度真空退火后,SiC薄膜经非晶核化-长大过程,在980C完成最佳晶化.随退火温度的变化,薄膜中可能存在3C-SiC与6H-SiC的竞争生长或/和3C-SiC相的长、消(最佳温度退火样品中6H-SiC和3C-SiC两种晶相共存).以370nm波长光激发样品薄膜表面,显示较强的447nm蓝光发射,其发光机制可能是空位缺陷及其它晶格缺陷形成的浅施主能级向价带的电子辐射复合跃迁.     

退火温度对嵌入Si中的β-FeSi2颗粒发光的影响

研究了退火温度对分子束外延(MBE)方法生长的Si基β-FeSi2颗粒的发光性质和电学特性的影响.结果表明,在900℃下退火的样品,虽然β-FeSi2的结晶质量有所提高,但是由于晶格失配和热膨胀系数的不同,在Si中引入位错,导致样品的光致发光谱展宽和形成的二极管漏电流增大.而在800℃下退火的样品,具有较低的漏电流和较强的室温电致发光谱.     

退火温度对嵌入Si中的β-FeSi2颗粒发光的影响

研究了退火温度对分子束外延(MBE)方法生长的Si基β-FeSi2颗粒的发光性质和电学特性的影响.结果表明,在900℃下退火的样品,虽然β-FeSi2的结晶质量有所提高,但是由于晶格失配和热膨胀系数的不同,在Si中引入位错,导致样品的光致发光谱展宽和形成的二极管漏电流增大.而在800℃下退火的样品,具有较低的漏电流和较强的室温电致发光谱.     

掺Al富Si/SiO2薄膜制备及紫外发光特性研究

采用射频磁控溅射技术制备出掺Al的富Si/SiO2复合薄膜,以不同退火温度对样品进行热处理.对样品进行X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、红外吸收光谱(FTIR)、光致发光(PL)和光致发光激发谱(PLE)检测.结果表明SiO2薄膜中存在纳米Si晶粒,并且含有AlOx成分.室温下,可以观察到位于3.24～3.42 eV的较强紫外光致发光,其发光强度随退火温度和Al含量的变化而变化.分析表明该发光带与SiO2中的氧空位缺陷有关,缺陷分布与纳米Si的形成以及不同Al含量的氧化有关,从而影响薄膜发光强度.     

SiC纳米晶薄膜的制备及发光性质研究

用射频磁控溅射及后退火(800℃、1000℃和1200℃)方法,在Si(111)衬底上制备出了SiC纳米晶(nc-SiC)薄膜。傅立叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射谱(XRD)及扫描电子显微镜(SEM)形貌像等研究表明,制备出的nc-SiC薄膜具有立方结构;样品经800℃、1000℃退火后,表面的纳米晶粒分别为10nm和20nm左右;而1200℃退火后,样品晶化完全。光致发光(PL)研究表明,nc-SiC薄膜室温条件下发射蓝光,发光峰峰位随退火温度的降低发生蓝移且发光峰强度变大;1000℃退火后样品的发光峰在478nm,800℃退火后发光峰在477nm,800℃退火比1000℃退火的样品发光强度高4倍。     

Amorphous Si/Si heterojunction microwave transistors

Because the emitter-base junctions of amorphous Si/Si heterojunction bipolar transistors (HBTs) with a conventional structure are inside the amorphous Si (a-Si) layer, their high-frequency performance is limited due to very low electron velocity in a-Si. An improved structure, the two-dimensional-electron-gas (2DEG) emitter structure, is proposed to overcome these problems, and a-Si/Si HBTs with good high-frequency performance are fabricated. Their low-temperature fabrication technology can be extended to other III-V-compound HBTs     

Si1-XGeX/Si红外光电探测器

本文报导了用两种缓冲层生长技术研制的Ｓｉ１－ｘＧｅｘ／Ｓｉ异质结ｐｉｎ型红外探测器。其波长范围为０．７０～１．５５μｍ,峰值波长为０．９６～１．０６μｍ,暗电流密度低达０．０３μＡ／ｍｍ＾２（－２Ｖ）,在１．３μｍ处的响应度高达０．１５Ａ／Ｗ（－５Ｖ）;讨论了Ｇｅ组分、外延层厚度、偏置电压等对探测器参数的影响。     

Monolithic Si nanocrystal/crystalline Si tandem cells involving Si nanocrystals in SiC

Monolithic tandem cells involving a top cell with Si nanocrystals embedded in SiC (Si NC/SiC) and a c‐Si bottom cell have been prepared. Scanning electron microscopy shows that the intended cell architecture is achieved and that it survives the 1100 °C anneal required to form Si NCs. The cells exhibit mean open‐circuit voltages V_oc of 900–950 mV, demonstrating tandem cell functionality, with ≤580 mV arising from the c‐Si bottom cell and ≥320 mV arising from the Si NC/SiC top cell. The cells are successfully connected using a SiC/Si tunnelling recombination junction that results in very little voltage loss. The short‐circuit current densities j_sc are, at 0.8–0.9 mAcm⁻², rather low and found to be limited by current collection in the top cell. However, equivalent circuit simulations demonstrate that in current‐mismatched tandem cells such as the ones studied here, higher j_sc, when accompanied by decreased V_oc, can arise from shunts or breakdown in the limiting cell rather than improved current collection from the limiting cell. This indicates that V_oc is a better optimisation parameter than j_sc for tandem cells where the limiting cell exhibits poor junction characteristics. The high‐temperature‐stable cell architecture developed in this work, coupled with simulations highlighting potential pitfalls in tandem cell analysis, provides a suitable route for optimisation of Si NC layers for photovoltaics on a tandem cell device level. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

Si:Si LEDs with room-temperature dislocation-related luminescence

Silicon-based light-emitting diodes (LEDs) fabricated by the Si-ion implantation and chemical-vapor deposition methods are studied. Room-temperature dislocation-related electroluminescence (EL) is observed in LEDs based on n-Si. In LEDs based on p-Si, the EL is quenched at temperatures higher than 220 K. The EL-excitation efficiencies are measured for the D1 line at room temperature and the D1 and D4 lines at liquid-nitrogen temperature.     

Si/Si直接键合界面性质的研究

通过三步直接键合方法实现了 Si/ Si键合。采用 XPS、FTIR、I-V、拉伸强度等手段对 Si/ Si键合结构的界面特性作了深入广泛的研究。研究结果表明 ,高温退火后 ,在键合界面没有 Si-H和 Si-OH网络存在 ,键合界面主要由单质 Si和不定形氧化硅 Si Ox 组成。同时 ,研究还表明 ,I-V特性和键合强度强烈地依赖于退火温度。     

Si／Si1—xGex异质结器件

本文综述了国外Si/Si_(1-x)Ge_xHBT的发展状况,把出Si_(1-x)Ge_xHBT的特点和优越性,分析了Si_(1-x)Ge_xHBT的制造技术和设备要求,指出了Si/Si_(1-x)Gex器件的应用前景。     

采用低温Si技术的Si/SiGe异质结P-MOSFET

针对S i/S iG e p-M O SFET的虚拟S iG e衬底厚度较大(大于1μm)的问题,采用低温S i技术在S i缓冲层和虚拟S iG e衬底之间M BE生长低温-S i层。S iG e层应力通过低温-S i层释放,达到应变弛豫。XRD和AFM测试表明,S i0.8G e0.2层厚度可减薄至300 nm,其弛豫度大于85%,表面平均粗糙度仅为1.02 nm。试制出应变S i/S iG e p-M O SFET器件,最大空穴迁移率达到112 cm2/V s,其性能略优于目前多采用1μm厚虚拟S iG e衬底的器件。     

与Si 工艺兼容的Si/ SiGe/ Si HBT 研究

我们对Si/SiGe/Si HBT及其Si兼容工艺进行了研究,在研究了一些关键的单项工艺的基础上,提出了五个高速Si/SiGe/Si HBT结构和一个低噪声Si/SiGe/Si HBT结构,并已研制成功台面结构Si/SiGe/Si HBT和低噪声Si/SiGe/Si HBT,为进一步高指标的Si/SiGe/Si HBT的研究建立了基础。     

射频Si/SiGe/Si HBT的研究

在Si／SiGe／SiHBT与Si工艺兼容的研究基础上，对射频Si／SiGe／SiHBT的射频特性和制备工艺进行了研究，分析了与器件结构有关的关键参数寄生电容和寄生电阻与Si／SiGe/Si HBT的特征频率fT和最高振荡频率fmax的关系，成功地制备了fT为2．5CHz、fmax为2．3GHz的射频Si／SiGe／SiHBT，为具有更好的射频性能的Si／SiGe／Si HBT的研究建立了基础。