Pb(Zr0.3Ti0.7)O3热释电薄膜材料研究

利用射频磁控溅射法对0.8Pb(Zr0.3Ti0.7)O3+0.2PbO的陶瓷靶进行溅射,在5英寸的TiOx/Pt/Ti/SiO2/Si基片上制备出了PZT薄膜.实验表明,PZT薄膜的取向由(111)到(100)的改变可以通过精确控制基片温度来实现.(111)取向的薄膜具有良好的介电、铁电和热释电性能,其剩余极化强度、介电常数、介电损耗、矫顽场和热释电系数分别为20μC/cm2,370,1.5%,130kV/cm和1.1×10-8C/cm2K,该薄膜可望在非制冷红外焦平面探测器阵列中得到应用.     

非致冷红外焦平面阵列读出电路的设计和SPICE模拟

读出电路是非致冷红外焦平面阵列的核心部件之一,对电路进行SPICE模拟是验证电路的重要手段。针对近年来得到迅猛发展的微测辐射热计(VOx)非致冷红外焦平面阵列的特点,提出了相应CMOS读出电路的设计方案,并用PSpice9.2给出了4×4CMOS读出电路的实现和精确的模拟结果。模拟结果表明,该方案是适合微测辐射热计非致冷红外焦平面阵列读出电路一种较为理想的形式,同样也适合于大阵列(如160×120和320×240)的CMOS读出电路。     

氮化硅支撑层薄膜的PECVD法制备及性能研究

采用等离子体增强化学气相沉积法(PECVD),在二氧化硅衬底(SiO2/Si(100))上成功制备了用于非致冷红外焦平面阵列微桥结构支撑层的氮化硅薄膜.采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)及原子力显微镜(AFM)研究了薄膜的微观结构和表面形貌;分别采用台阶仪、薄膜应力分布测试仪和快速退火炉等手段测试了薄膜的厚度均匀性,应力大小和耐温性能等参数.结果表明,制备氮化硅薄膜为非晶态,含有少量的氢,主要表现为Si-N键合;薄膜表面平整、致密,厚度不均匀性小于5%,具有107Pa的较低压应力,耐温性能较好.     

256×256 Si微透镜阵列与红外焦平面阵列单片集成研究

基于标量衍射理论设计了 8位相菲涅尔衍射微透镜阵列 .利用多次曝光和离子束刻蚀技术在大规模面阵( 2 5 6× 2 5 6) Pt Si红外焦平面阵列的背面制作了单片集成微透镜阵列样品 (单元面积为 3 0μm× 4 0μm ) .测试结果表明 ,单片集成微透镜的红外焦平面阵列样品的信噪比提高了 2 .0倍 .     

长波Ge_xSi_(1-x)/Si异质结红外探测器和400×400元成象阵列

已制成截止波长16/μm具有接近理想热离子发射的暗电流特性的Ge_xSi_(1-x)/Si异质结內光发射红外探测器。由截止波长9.3μm的Ge_(0.44)、Si_(0.56)/Si探测器和单片CCD读出电路组成的400×400元焦平面阵列,在长波红外波段进行了成象演示,不经均匀性校正取得了高质量图象。     

热释电非制冷红外焦平面现状及发展趋势

一维和二维阵列的热释电非制冷红外焦平面非常适合应用于热成像.混合式的BST铁电探测器降低了成本,市场潜力巨大.分析了热释电非制冷红外焦平面阵列探测技术的优势,介绍了热释电非制冷红外探测器工作原理及热释电非制冷红外焦平面阵列对探测材料的要求,指出了混合式及单片式热释电非制冷红外焦平面阵列发展趋势.制备高一致性和高性能的大阵列的探测元是发展非制冷红外焦平面的关键,针对我国在热释电非制冷红外焦平面阵列研究方面存在的问题,提出了下一步研究的方向及重点.     

（Ba1—xSrx）TiO3薄膜的制备及性能的研究

选用Ba(C2H3O2)2、Sr(C2H3O2)2.1/2H2O和Ti（OC4H9）4为原材料,冰醋酸为催化剂,乙二醇乙醚为溶剂。用改进的溶胶－凝胶技术在Pt/Ti/SiO2/Si基片上成功地制备出钙钛型结构的（Ba1-xSrx)TiO3薄膜。该薄膜是制备铁电动态随机存储器、微波电容和非致冷红外焦平面阵列的优选材料;分析了薄膜的结构;测试了薄膜的介电和铁电性能。在室温10kHz下,（Ba0.73Sr0.27)TiO3薄膜介电系数和损耗分别为300和0．03。在室温1kHz下,（Ba0.95Sr0.05)TiO3薄膜剩余极化强度的矫顽场分别为3μC／cm^2和50kV/cm。     

Si衬底(Pb1-xSrx)TiO3系铁电薄膜的制备与性能研究

性能优良的 Si衬底铁电薄膜的制备对制作 Si基单片集成非制冷焦平面阵列 (UFPA)器件意义重大。文中采用磁控测射技术在 Si衬底上成功地制备了 (Pb1 - x Srx) Ti O3系铁电薄膜 ,该薄膜以 LSCO/ITO复合薄膜作底电极 ,Au薄膜作顶电极 ,其制备工艺可与 Si微电子技术兼容。测试结果表明 ,其微观结构致密 ,绝缘性较好 ,电阻率可高达 1 0 1 1 Ω· cm量级 ,介电常数与热释电系数分别可达 1 0 2 及 1 0 - 2 μC/cm2 K量级。     

Pb(Sc1/2Ta1/2)O3铁电薄膜的制备及性能研究

用Pb(CH3COO)2·3H2O、Sc(CH3COO)3·xH2O和C10H25O 5Ta为原材料,乙二醇甲醚为溶剂,用改进的溶胶-凝胶(Sol-Gel)法在Pt/Ti/SO2/Si基片上成功地制备出ABO3钙钛矿型结构Pb(Sc1/2Ta1/2)O3(PST)铁电薄膜.该薄膜是研制铁电微型致冷器和非致冷热释电红外焦平面阵列的优选材料.对制备出的PST薄膜进行了介电、铁电和热释电性能测试.测试得到在1 kHz下PST薄膜的介电常数为570,介电损耗为0.02.铁电性能良好,剩余板化强度为3.8～6.0 μC·cm-2,矫顽场为40～45 kV·cm-1.热释电系数为4.0×10-4～20×10-4Cm-2K-1.     

非制冷红外焦平面阵列读出电路设计研究

非致冷红外焦平面阵列技术正在迅速发展，应用领域日益扩展。本文简要介绍了非致冷焦平面阵列(UFPA)的发展历程和现状。对其核心部件之一，即读出电路(ROIC)，以热释电焦平面阵列和微测热辐射焦平面阵列所使用的ROIC为例，进行了原理分析和讨论。最后对未来非致冷红外焦平面阵列读出电路的发展方向进行了简单探讨。     

采用氧化物复合底电极的BTO薄膜结构和性能

用球磨法制备Bi4Ti3O1(2BTO)靶材。用PLD法在Pt/TiO2/SiO2/Si基片上先分别以三种氧化物SrRuO(3SRO)、LaSrCoO3(LSCO)、LaNiO3(LNO)和Pt生成复合底电极,再在其上生长了外延取向的BTO薄膜。分析了薄膜的结构和性能。结果表明,这种BTO薄膜的c轴取向得到抑制,其极化强度从0.45×10–6C/cm2提高到0.9×10–6C/cm2;矫顽场强从90×103V/cm下降到50×103V/cm。     

并五苯有机薄膜晶体管电学性能研究

制作了以并五苯为半导体有源层材料的有机薄膜晶体管。用热氧化的方法制备了一层230nm的二氧化硅栅绝缘层并用原子力显微镜(AFM)分析了表面形貌。研究了器件的电学性能,得到的并五苯有机薄膜晶体管器件载流子迁移率为8.9×10-3cm2/V.s,器件的阈值电压和开关电流比分别为-8.2V和1.0×104。     

Structural and electrical investigation of BLT films deposited at different times using electron beam evaporation technique

Thin films Bi4Ti3O12 (BLT) were deposited using electron beam evaporation on silicon substrate at several times, also on AlN/Si and SiO2/Si substrates. Thin films morphology and thickness were measured via scanning electron microscopy (SEM). The crystallography was studied using X-ray diffraction (XRD) technique for films which have a (0010) preferred orientation in all substrate types. The capacitance values were contingent on frequency value in C-V measurement. The ferroelectric characterization was investigated for BLT film deposited on isolator layer (SiO2 or AlN) for Al/Bi4Ti3O12/SiO2/Si devices. Memory effect value varied from 1 V to 3 V depending on the thin films isolator on substrate.     

0.7BiFeO_3-0.3PbTiO_3薄膜结构与电学性能的厚度效应

以溶胶–凝胶法在Pt/Ti/SiO2/Si(111)基底上制备了厚度为30~1 110 nm的0.7BiFeO3-0.3PbTiO3(0.7BFO-0.3PT)薄膜,研究了薄膜厚度对0.7BFO-0.3PT薄膜的结构与电学性能的影响。结果表明,随着膜厚的增加,晶格常数c与a的比值c/a以及晶粒尺寸都呈现先增大后减小的趋势,但其剩余极化强度及介电常数却均与薄膜厚度呈正比。厚度为180 nm的0.7BFO-0.3PT薄膜具有最大的矫顽场(2.99×105V/cm)和晶粒均匀度(42 nm),同时其晶格常数比c/a也达到最大,为1.129 9。     

La掺杂对BLT薄膜微观结构与性能的影响

采用sol-gel工艺低温制备了Si基Bi4–xLaxTi3O12(BLT)铁电薄膜。研究了La掺杂量对薄膜微观结构、介电和铁电性能的影响。结果表明,600～650℃退火处理的BLT薄膜表面平整无裂纹,晶粒均匀,无焦绿石相或其它杂相,薄膜为多晶生长;La掺杂量x在0.5～0.85的BLT薄膜介电与铁电性能优良,其εr和tanδ分别介于284～289和(1.57～1.63)×10–2,4V偏压下薄膜的漏电流密度低于10–8A/cm2,Pr可达(13.0～17.5)×10–6C/cm2,Ec低至(102.5～127.8)×103V/cm。     

GaAs solar cells grown on Si substrates for space use

GaAs single‐junction and InGaP/GaAs multi‐junction thin‐film solar cells fabricated on Si substrates have great potential for high‐efficiency, low‐cost, lightweight and large‐area space solar cells. Heteroepitaxy of GaAs thin films on Si substrates has been examined and high‐efficiency GaAs thin‐film solar cells with total‐area efficiencies of 18·3% at AM0 and 20·0% at AM 1·5 on Si substrates (GaAs‐on‐Si solar cells) have been fabricated. In addition, 1‐MeV electron irradiation damage to GaAs‐on‐Si cells has been studied. The GaAs‐on‐Si cells are found to show higher end‐of‐life efficiency than the conventional GaAs cells fabricated on GaAs substrates (GaAs‐ on‐GaAs cells) under high‐fluence 1‐MeV electron irradiation of more than 1 × 10¹⁵ cm⁻². The first space flight to make use of them has been carried out. Forty‐eight 2 × 2 cm GaAs‐on‐Si cells with an average AM0 total‐area efficiency of 16·9% have been evaluated in the Engineering Test Satellite No.6 (ETS‐VI). The GaAs‐on‐Si cells have been demonstrated to be more radiation‐resistant in space than GaAs‐on‐GaAs cells and 50, 100 and 200‐μm‐thick Si cells. These results show that the GaAs‐on‐Si single‐junction and InGaP/GaAs‐on‐Si multi‐junction cells have great potential for space applications. Copyright © 2001 John Wiley & Sons, Ltd.     

在SiO2中掺Al对Au/纳米(SiO2/Si/SiO2)/p-Si 结构电致发光的影响

利用射频磁控溅射方法,制成纳米SiO2层厚度一定而纳米Si层厚度不同的纳米(SiO2/Si/SiO2)/p-Si结构和纳米(SiO2∶Al/Si/SiO2∶Al)/p-Si结构,用磁控溅射制备纳米SiO2∶Al时所用的SiO2/Al复合靶中的Al的面积百分比为1%．上述两种结构中Si层厚度均为1—3nm,间隔为0.2nm．为了对比研究,还制备了Si层厚度为零的样品．这两种结构在900℃氮气下退火30min,正面蒸半透明Au膜,背面蒸Al作欧姆接触后,都在正向偏置下观察到电致发光（EL）．在一定的正向偏置下,EL强度和峰位以及电流都随Si层厚度的增加而同步振荡,位相相同．但掺Al结构的发光强度普遍比不掺Al结构强．另外,这两种结构的EL具体振荡特性有明显不同．对这两种结构的电致发光的物理机制和SiO2中掺Al的作用进行了分析和讨论．     

衬底对钛酸铋铁电薄膜生长及性能的影响

采用溶胶–凝胶工艺在Si和Pt/Ti/SiO2/Si两种衬底上制备了Bi4Ti3O12铁电薄膜,研究了衬底对Bi4Ti3O12铁电薄膜生长及性能的影响。研究表明:Pt/Ti/SiO2/Si基Bi4Ti3O12薄膜的剩余极化较高但易出现焦绿石相,而Si基Bi4Ti3O12薄膜易于沿c轴取向生长,有利于改善铁电薄膜与硅衬底之间的界面特性,但8mC/cm2的剩余极化却比前者有所降低。     

Ge/Si photodiodes with embedded arrays of Ge quantum dots forthe near infrared (1.3–1.5 µm) region

A method has been devised for MBE fabrication of p-i-n photodiodes for the spectral range of 1.3–1.5 µm, based on multilayer Ge/Si heterostructures with Ge quantum dots (QDs) on a Si substrate. The sheet density of QDs is 1.2×10¹² cm^?2, and their lateral size is ～8 nm. The lowest room-temperature dark current reported hitherto for Ge/Si photodetectors is achieved (2×10^?5 A/cm² at 1 V reverse bias). A quantum efficiency of 3% at 1.3 µm wavelength is obtained.