硼掺杂对单晶金刚石薄膜结构及生长的影响

采用自制的环形谐振腔式微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)设备,在其他工艺参数不变的情况下,通过改变反应气中掺杂源硼烷的浓度,制备不同掺硼量的外延单晶金刚石薄膜。通过激光拉曼光谱(Raman)、激光荧光发射光谱(PL)以及X射线衍射(XRD)摇摆曲线等测试手段对外延金刚石薄膜的微观结构进行分析,结果表明,在325 nm波长的激光激发下,外延金刚石薄膜在524 nm处产生了与硼相关的荧光峰位,且随气源中硼烷浓度增加,荧光峰(524 nm)峰强增大,拉曼特征峰和XRD摇摆曲线特征峰半高宽(FWHM)都呈增加趋势,说明随着硼烷浓度增加,金刚石薄膜中硼含量增加,晶体结构的完整性逐渐降低,外延薄膜的质量变差。通过光学显微镜(OM)、原子力显微镜(AFM)对外延单晶金刚石薄膜的表面生长形貌进行分析,结果表明,随着气源中硼烷浓度增加,薄膜表面的台阶流生长模式没改变,但台阶流的台阶数量逐渐减少,台面宽度台面高度逐渐增加,说明随着硼烷浓度增加,台阶流生长状态改变。因此,硼掺杂变化将导致外延单晶金刚石膜的结构及生长特征发生显著改变。     

Eu(DBM)_3phen配合物提高非晶/微晶叠层硅薄膜太阳能电池效率的研究

非晶/微晶叠层硅薄膜太阳能电池光电转换效率低的一个主要原因是其紫外光响应低,而下转换发光材料Eu~(3+)配合物可以有效的将紫外光转换到电池响应高的可见光区,本研究将Eu~(3+)配合物和聚甲基丙烯酸甲酯配制成一定浓度的溶液,通过旋涂的方法在非晶/微晶叠层硅薄膜太阳能电池表面形成一层光转换膜,研究了光转换膜及对电池光电转换效率的影响。结果发现,当Eu~(3+)配合物浓度为3%时光转换膜的光学性能最佳,且对电池光电转换效率绝对值提高量最大为0.1%。本次研究为Eu~(3+)配合物应用于非晶/微晶叠层硅薄膜太阳能电池提供了一种有效的方案。     

生长温度对Si1-xGex:C合金薄膜性质的影响

用化学气相淀积方法在Si(100)衬底上制备Si缓冲层,继而外延生长Ge组分渐变的si1-xGex:C合金薄膜.研究表明,较低的Si缓冲层或Si1-xGex:C外延层生长温度均不利于获得理想的Si1-x,Gex:C合金薄膜,仅在Si缓冲层和sil一,Ge,:c外延层的生长温度均为750℃时可以获得质量较高、组分均匀的Si1-xGex:C合金薄膜.本文通过对材料结构及表面形貌的分析研究了缓冲层和外延层的生长温度对Si1-xGex:C合金薄膜性质的影响.     

分子束外延GaAs单晶薄膜

本文主要介绍我们在自己研制的分子束外延(MBE)设备上进行的GaAs单晶薄膜的生长研究。这个工作从1980年开始,在不断改进分子束外延设备和外延生长条件的基础上,使MBEGaAs的性能有了大幅度的提高。     

氯化物SFT法制备InGaAsP处延层

日本学者用氯化物单平台温度层(SFT)法成功地气相外延制成了 InGaAsP 薄膜。此法具有较高的组份控制能力和重复性。文章列出了 InGaAsP 外延层的基本参数,生长动力学、光学和电学性质参数。指出,In-GaAsP 外延生长同其它Ⅲ—Ⅴ族合金一样,缓慢的动力学过程控制着外延生长速度。另外还制成了一个     

用于应变Si外延薄膜的SiC缓冲层的生长

用化学气相沉积方法对Si(111)衬底进行碳化处理,继而生长SjC外延层和应变Si薄膜.结果表明:随着碳化温度的降低,SiC薄层与Si衬底界面处的空洞有逐渐变小的趋势;在1100℃进行碳化处理可以有效减少界面处的空洞,得到较平整的sic薄层,在此条件下外延生长了高质量的SiC薄膜.在该SiC薄膜上外延获得了具有单一晶向的应变sj薄膜,其霍尔迁移率明显高于相同掺杂浓度的体Si材料,电学性能得到了有效改善.     

在硅衬底上生长超导薄膜过渡层

本文介绍了在Si(100)衬底上异质外延生长超导薄膜过渡层的方法,研究了过渡层的晶体性质和表面形貌。在Si(100)衬底上外延生长的过渡层依次为Y_2O_3(110)、ZrO_2(100)和Y_2O_3(100)/ZrO_2(100)。最上层生长的即是YBa_2Cu_3O_(7-x)超导膜层,其T_c值达88K。 过渡层用真空蒸镀的方法。首先蒸镀金属钇,并以氧等离子体将其氧化,制成Y_3O_3过渡层。采用ZrO_2晶拉电子束蒸发沉积制成了ZrO_2过渡层。生长器中基础压力为1.33×10~(-5)Pa,生长过程中压力     

MBE法生长硅薄膜

以乙硅烷(Si_2H_6)为气体源,在Si(001)基底上均质外延生长了不掺杂硅薄膜。基底温度为533～1000℃,在此温区内均可获得单晶外延层。文章探讨了外延层生长速率、结晶度和杂质在晶体生长过程中的再分配问题。700℃制成的试样为 n     

离化原子群束(ICB)外延及其应用

本文扼要介绍离化原子群束(ICB)外延的机制、设备、薄膜生长机理和它的应用及前景。     

氢化物气相外延氮化镓衬底的制备研究

目前异质外延技术能够得到较高质量的氮化镓(GaN)薄膜,衬底普遍采用蓝宝石、碳化硅以及硅等.各种技术包括缓冲层、外延横向生长技术、悬挂外延技术等是目前最重要的制备氮化镓技术.氢化物气相外延(HVPE)是制备氮化镓衬底最有希望的方法之一.本文介绍了氮化镓材料的电学、光学性质及重要用途,总结了氮化镓体单晶及薄膜材料制备方法,描述了氢化物气相外延原理,分析了HVPE制备自支撑(FS)GaN衬底方法,综述了HVPE技术国内外研究进展.     

Si衬底上3C-SiC异质外延应力的消除

利用低压化学气相沉积方法在N型Si衬底上异质外延生长3C-SiC薄膜,研究和分析了不同碳化工艺和生长工艺对3C-SiC外延层的影响;探讨了Si衬底3C-SiC异质外延应力的消除机理.通过台阶仪和XRD对不同工艺条件下的外延层质量进行分析,得到最佳工艺条件的碳化温度为1000 ℃,碳化时间为5 min,生长温度为1200 ℃,生长速度为4 μm/h.对最佳工艺条件下得到的外延层的台阶仪分析表明外延层弯曲度仅为5μm/45 mm;而外延层的XRD和AFM分析表明,3 μm厚度外延层SiC(111)半高宽为0.15°,表面粗糙度为15.4nm,表明外延层结晶质量良好.     

Si1-yCy合金薄膜中替位式C组分随生长温度的变化

用化学气相淀积方法,以乙烯为碳源、硅烷为硅源,在si(100)衬底上外延生长了替位式C组分达1.22%的Si1-yCy合金薄膜,研究表明:处于替位式格点位置的C原子与Si原子成键,形成Si-C局域振动模;随着生长温度的降低,更多具有较低迁移率的C原子占据替位式格点,导致合金薄膜中的替位式C组分增加、间隙式缺陷减少,薄膜的晶体质量得到有效提高;相应地薄膜承受的张应力增大,外延层中Si(TO)声子模发生蓝移.     

电子束蒸发法制备Co/Ru多层膜的微观结构与磁电阻

采用电子束蒸发法制备具有不同Co层厚度的Co/Ru多层膜。采用X射线衍射(XRD)、高分辨透射电镜(HRTEM)、扫描电镜(TEM)等对多层膜的微观结构进行观察与分析,研究多层膜微观结构对多层膜磁阻性能的影响,并探讨多层膜磁阻的产生机理。结果表明:Co层的厚度tCo对于薄膜的微观结构和磁阻性能有很大影响,当tCo≥0.8 nm时Co/Ru多层膜以层状方式连续生长,且tCo越大,薄膜结晶越完整,薄膜呈现负磁阻效应;当tCo=0.5 nm时,Co/Ru多层膜为岛状生长,Co/Ru界面的不对称性使得薄膜出现正磁阻效应。     

高能喷丸对TA2表面TiN薄膜生长和力学性能的影响

利用脉冲磁控溅射法分别在工业纯钛TA2表面和高能喷丸(HESP)工业纯钛TA2表面沉积Ti N薄膜,采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)分析Ti N薄膜的形貌、晶体结构,采用划痕仪、纳米压痕仪测量Ti N薄膜的膜基结合力、硬度和弹性模量,研究TA2基材HESP对Ti N薄膜生长和力学性能的影响。结果表明:在脉冲磁控溅射条件下,基材HESP可改变Ti N薄膜生长择优取向,原始基材表面Ti N薄膜为(200),(220)晶面共同择优生长,而HESP 20 min基材表面(200)面择优取向十分明显;基材HESP可改变Ti N薄膜生长方式,原始基材表面Ti N薄膜为混合生长,HESP基材表面薄膜变成层状生长,使薄膜更致密;基材HESP可提高Ti N薄膜膜基结合力,原始态基材表面Ti N薄膜结合力为21.4 N,HESP 20 min基材表面Ti N薄膜结合力达到42.3 N,提高了约一倍;基材HESP可以提高Ti N薄膜抵抗塑性变形能力,且原始基材表面Ti N薄膜硬度和弹性模量最小,分别为30.1,343.6 GPa,HESP 20 min基材表面Ti N薄膜硬度达到35.1 GPa,弹性模量达到347.9 GPa。     

MOCVD外延生长GaInAsSb合金半导体薄膜的模式识别和人工神经网…

用模式识别和人工神经网络法总结ＭＯＣＶＤ外延生长ＧａＩｎＡｓＳｂ薄膜的生长条件与外处层组成的关系。结果表明，气相中ＴＭＩｎ和ＴＭＳｂ的含量，Ⅴ／Ⅲ比和生长温度是影响外延层组成的主要因素。     

磁控溅射制备YBCO超导薄膜的AFM研究

采用中空柱阴极直流磁控溅射装置制备YBCO超导薄膜,应用原子力显微镜（AFM）研究了在最佳工艺条件下沉积在LaAlO3和Zr(Y)O2上的具有c轴取向的YBCO超导薄膜及其相应衬底的表面形貌,生长的YBCO膜都具有较好的表面结构,在LaAlO3单晶衬底上的YBCO膜形成大颗粒岛状结构,颗粒生长整齐,尺寸大小均匀;生长在单晶Zr(Y)O2上的YBCO膜则形成起伏较大的层状与岛状生长的混合结构,这些差别的产生与衬底的初始状况及制备过程中膜与衬底的界面作用有关。分析了形成超导薄膜不同表面形貌的原因,从生长机理角度讨论了表面形貌与缺陷和位错的形成机制。     

射频磁控溅射生长AlN:Er薄膜及其光致发光

采用射频磁控溅射的方法在Si(100)衬底上生长了AlN:Er薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分别对薄膜晶体取向和表面形貌进行了表征,并测量了薄膜的光致发光(PL)光谱。结果表明:不同条件下的AlN:Er薄膜均以(002)晶面取向择优生长,在靶基距5 cm条件下得到了结晶度较好的AlN:Er薄膜;与同条件下生长的AlN薄膜相比, AlN:Er薄膜(002)晶面衍射峰的角度向小角度偏移了0.4°,晶格常数c值增大了0.005 nm。不同条件下生长的AlN:Er薄膜表面大范围内均匀平坦,当靶基距从5 cm增大到6 cm时薄膜生长方式由层状生长转变为颗粒密堆积状生长。AlN:Er薄膜在480, 555和610 nm处均有较强的发光峰,分别来源于Er~(3+)的~4F_(7/2)能级向基态~4I_(15/2)能级的间接激发跃迁、铝空位(V_(Al))向价带顶的跃迁和导带底向与氧有关的杂质能级(I_o)间的跃迁,并且随着靶基距增大,薄膜在555和610 nm处的发光峰强度减弱。     

MOCVD外延生长GaInAsSb合金半导体薄膜的模式识别和人工神经网络研究

用模式识别和人工神经网络法总结ＭＯＣＶＤ外延生长ＧａＩｎＡｓＳｂ薄膜的生长条件与外延层组成的关系。结果表明，气相中ＴＭＩｎ和ＴＭＳｂ的含量、Ⅴ／Ⅲ比和生长温度是影响外延层组成的主要因素。用这些参数作特征变量，以外延层铟含量是否大于０６、锑含量是否大于０４作为分类标准，可得到良好的模式识别分类效果和人工神经网络交叉检验结果。     

麻省理工学院首次在石英玻璃上生长成单晶硅薄膜

美国麻省理工学院林肯实验室 H.I.Smith 等人发展了一种在无定形材料衬底上生长定向晶体硅薄膜的工艺,据弥这将是制造太阳电池和集成电路的革命性方法,世界上第一次在不是单晶的衬底上生长了单晶硅。这项新技术被称为图像外延(graphoepitaxy)。     

Gd2O3-HfO2栅介质薄膜的外延制备及Ge-MOS电学特性分析

以Gd2O3-HfO2( GDH)固溶氧化物作为靶材,采用脉冲激光沉积技术(PLD)在Ge(100)衬底上制备了GDH高k栅介质外延薄膜,其外延生长方式为“cube-on-cube”,GDH薄膜与Ge(100)衬底的取向关系为(100)GDH∥(100)Ge和[110] GDH∥[110]Ge.通过反射式高能电子衍射(RHEED)技术研究了激光烧蚀能量和薄膜沉积温度对薄膜晶体结构的影响,分析了二者与薄膜的取向关系,激光烧蚀能量对薄膜取向影响更为显著.得到较优的GDH外延薄膜沉积工艺为:激光烧蚀能量为3 J·cm-2、薄膜的沉积温度为600℃.用磁控溅射制备了Au/Ti顶电极和Al背电极,其中圆形的Au/Ti电极通过掩膜方法获得,直径为50μm.采用Keithley 4200半导体测试仪对所制备Au/Ti/GDH/Ge/Al 堆栈结构的Ge-MOS原型电容器进行电学特性分析,测试条件为:I-E测试的电场强度0～6MV·cm-1,C-V测试的频率300 kHz～1 MHz,结果表明,厚度为5nm的GDH薄膜具备良好介电性能:k-28,EOT ～0.49 nm,适于22 nm及以下技术节点集成电路的应用.