纳米集成电路用大直径硅及硅基材料研究进展

本文叙述了大直径硅单晶生长、杂质缺陷行为、表面质量控制及硅基材料的研究现状,讨论了应变硅与绝缘体上硅(SOI)相结合的发展趋势,展望了纳米集成电路用大直径硅及硅基材料的技术经济前景.     

硅及硅基半导体材料中杂质缺陷和表面的研究

随着超大规模集成电路设计线宽向深亚微米级（<0.5μm）和亚四分之一微米级（<0.25μm）发展,对半导体硅片及其它硅基材料的质量要求越来越高,研究上述材料中各种杂质的行为,控制缺陷类型及数量,提高晶体完整性,降低表面污染和采用缺陷工程的方法改善材料质量显得尤为重要。文章阐述了深亚微米级和亚四分之一微米级集成电路用大直径硅材料中铁、铜金属和氧、氢、氮非金属杂质元素的行为,点缺陷及其衍生缺陷的本质与控制方法,硅片表面形貌、表面污染与检测方法的研究热点。同时还介绍了外延硅、锗硅及绝缘体上硅（SOI）等硅基材料的特性、制备及工艺技术发展趋势,展望了跨世纪期间硅及硅基材料产业发展的技术经济前景。     

硅基太阳能电池与材料

综述了近年来国内外硅基太阳能电池及其材料的研究和发展现状；探讨了硅材料的制备工艺与材料的性能，以及采用它们所生产电池的优势与不足；并展望了硅基太阳能电池的发展趋势。     

硅基材料芯片的组合离子束合成及分析

用组合技术和离子束技术相结合的方法进行了硅基发光材料的研究。用组合离子束技术在硅基材料上制备了６４个直径为２ｍｍ的单元－材料芯片,并对硅基材料芯片各单元进行了卢辐背散射,质子弹性散射和扫描阴极射线发光特性分析。组合离子束技术的应用将大大提高材料研究的效率。     

锂离子电池硅基负极材料研究进展

硅基负极材料具有比容量大的优点,是高容量锂离子电池理想的负极材料。然而硅基材料在循环过程中容量衰减快,影响了其实用性。从硅复合物粉末和硅薄膜两个重要研究方面对硅基负极材料进行了综述,指出在Si基复合负极材料的研究中,单一途径改性提升循环性能的幅度有限,很难达到实用化阶段。硅的纳米化、无定形化、合金化及复合化等方法的综合运用成为硅基材料研究的主导方向。     

新颖的硅基光电材料

光电集成是未来信息技术发展的重要方向之一,硅基光电集成具有巨大的应用前景,在硅基材料及集成方面源头创新空间很大。论述了新颖的硅基材料研究现状及应用前景。     

锂离子电池硅基负极材料研究进展

锂离子电池硅基负极材料由于具有高的理论比容量,低的脱嵌锂电位,与电解液反应活性低等优点而成为研究热点。本文综述了近年来硅基材料作为锂离子负极材料的研究进展,包括纳米硅、硅基薄膜、硅-金属复合材料、硅-碳材料,分析硅基材料作为锂离子电池负极材料的研究前景和发展方向。     

硅基材料的发光特性及机理

硅基发光材料及器件是实现光电子集成的关键,文章介绍了目前取得较大进展的包括多孔硅,掺铒硅,钠米硅等几种主要硅基材料的发光特性及发光机理。     

锂离子电池硅-碳负极材料的研究进展

硅因具有大的比容量,极有希望成为下一代锂离子电池的主要负极材料。硅基负极材料工业化需其具备较高的比容量、良好的循环性能并能够进行工业生产。综述了硅-碳复合材料的研究进展,介绍了各类硅-碳复合物的制备方法、结构和电化学性能,提出制备低成本、性能稳定的硅-碳复合物将成为硅基材料研究的主导方向。     

硅基发光材料研究进展

硅基发光材料是光电子集成的基础材料。发光多孔硅是硅基发光材料的一个新进展，已实现了硅基光电子集成。随着多孔硅研究的深化和纳米科学的发展，硅基发光材料正向纳米方向开拓，与此同时，在新的理论认识与技术条件下，硅材料改性，杂质发光，缺陷工程和硅然异质外延也呈现出新的发展趋势。     

锂离子电池硅基负极材料研究进展

由于硅负极不能在商业上大规模应用,研究者采用多种改性制备方法,提高硅基负极材料初始放电容量和循环性能。综述了近年来改善硅基负极材料性能的几种制备方法,指出了硅基材料作为锂离子电池负极材料的研究前景。     

硅基、非硅基介孔材料的研究进展

通过对近年来人们所合成的各种硅基、非硅基介孔材料的介绍,比较了不同介孔材料在合成、应用等方面的优缺点,并简述了其将来的发展前景。     

硅碳氧薄膜光学性能研究

硅碳氧(SiCO)薄膜是一种三元玻璃状化合物材料,具有热稳定性好、能带宽、折射率大、硬度高等特性,是一种具有潜在应用价值的新颖光学薄膜材料。本文采用射频磁控溅射技术在Si(100)及K9玻璃上制备了硅碳氧薄膜。利用椭圆偏振仪、紫外/可见/近红外光度计及X射线光电子能谱测试表征了薄膜的光学性能及薄膜组分。研究发现,通过改变基片温度、工作压强及溅射功率等工艺参数,所制备的硅碳氧薄膜均具有高折射率(大于1.80),相比之下,K9玻璃基硅碳氧薄膜的折射率有着更大的变化范围(1.84~2.20)。通过对K9玻璃基硅碳氧薄膜的光学透射性能研究表明,以硅碳氧陶瓷作为溅射靶材,采用射频磁控溅射技术在K9玻璃基上可以制备出,在可见光及近红外区域有着较好光学透射性能,平均透过率能到达83%的硅碳氧薄膜。     

硅衬底GaN基LED研究进展

由于硅具有价格低、热导率高、大直径单晶生长技术成熟等优势以及在光电集成方面的应用潜力,GaN/Si基器件成为一个研究热点.然而,GaN与Si之间的热失配容易引起薄膜开裂,这是限制LED及其它电子器件结构生长的一个关键问题.近年来,随着工艺的发展,GaN晶体质量得到大幅度的提高.同时不少研究小组成功地在Si衬底上制造出LED.介绍了GaN薄膜开裂问题及近期硅衬底GaN基LED的研究进展.     

锂离子电池硅碳负极材料的制备及其结构设计研究进展

硅基材料理论容量高、电位低、自然资源丰富，是最理想的锂离子电池负极材料。但是硅基负极在锂化和脱锂过程中巨大的体积变化，导致了硅基负极的循环稳定性与导电性差，阻碍了其实际应用。硅碳复合材料可将碳材料的高导电性和机械性能与硅基材料的高容量和低电位的优势相结合。综述了硅碳负极材料的主要制备方法，总结了硅碳复合材料的结构设计，并对未来碳硅材料的研究工作进行了展望。     

硅基光电集成材料及器件的研究进展

以硅基光电集成回路为主线，综述了不同的硅基光波导材料的制备技术和硅基光波导的制作工艺及其对光传输损耗的影响。分析了硅基光波导与锗硅光探测器集成用两种不同的耦合方式，阐明了波导与探测器集成的机理及设计理论基础。归纳出硅基键合激光器的四种技术方案，指出其共同优点是克服材料异质外延引起的晶格失配和热膨胀非共容，对实现OEIC行之有效。     

硅基沉积氮化镓,碳化硅,III –V 族及其合金材料研究进展

硅基沉积氮化镓, 碳化硅, III-V 族及其合金材料是近年来的研究热点. 氮化镓, 碳化硅及其III-V 材料在光电子和电子元件领域有着广泛的应用.例如大功率, 高速器件, 大型激光器, 紫外探测器等等. 尽管硅基片具有低成本, 大的尺寸,和极好的电热导性能等优点, 硅基片仍没有成为氮化镓, 碳化硅及III – V 的主要沉积基片, 其原因在于硅基片与氮化镓, 碳化硅及III-V 材料之间的热膨胀系数和晶格常数之间的失配. 自从1998年, IBM 的课题组用分子外延方法在硅基片上沉积氮化镓, 并且成功地制备了氮化镓激光器之后, 硅基氮化镓的研究开始备受关注. 近年来的研究发现, 使用氧化铝和氮化铝镓作为过渡层. 硅基氮化镓的热应力及与硅基片之间的晶格失配可以明显降低.在 6英寸的(111) 取向的硅基片上用化学气相方法可以成功地沉积超过一个微米厚的无裂纹的单晶氮化镓. 德国的AZZURRO 公司成功地制备硅基片氮化镓的大功率的蓝色激光器. 美国的NITRINEX公司也生产了硅基氮化镓大功率电子元件. 超大功率的硅基氮化镓电子元件仍在研究中. 在2007年, 英国政府设立了一个固体照明器件的研究项目. 主要着手研究6英寸的硅基氮化镓激光器. 另一方面, 在过去的40年, 超大规模硅基CMOS 技术已有了长足的发展, 下一代低功耗高速逻辑电路要求低的驱动电流, 小的活门尺寸低于 30 nm 和快速反应性能. 这就要求器件通道材料具有很高的电子(或空穴)迁移率. III-V 材料, 例如InSb, InAs, 和InGaAs 具有电子迁移率高达 80000 cm2/VS. 它们将是下一代低于 30 nm 硅基CMOS 器件最好的候选材料. 在 2007 年美国DARPA/MTO 设立了一个研究项目来发展硅基 III-V材料器件, 着重于发展高速硅基III-V材料CMOS 器件. 第一届”硅基氮化镓,碳化硅,III-V及其合金材料研究进展 ”国际会议也将于3月 24日-28日在旧金山MRS 2008年初春季会议上召开.     

离子注入技术与硅基发光材料

硅基发光材料是未来光电子集成的基础材料。离子注入技术在琪发光材料的研究与开发中有极重要的作用。多孔硅的发现是硅基发光材料的一项重大进展。     

掺铒硅基材料发光的研究进展

对近几年来几种掺铒硅基材料的发光特性及光致发光和电致发光的机理的研究进展作综合介绍，并对掺铒硅基材料发光今后的研究发展提出自己的一些看法。     

硅液相外延的溶剂选择

本文系统综述了硅液相外延中对各种溶剂的选择，重点叙述了Ｃｕ、Ｇａ、Ａｕ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｐｂ等纯金属及Ａｇ基、Ａｕ基、Ａｌ基合金作为溶剂，对硅液外延薄膜的影响，最后指出只要根据器件对外延层及工艺成本等的要求，可以找到适当的溶剂材料进行硅液相外延。