钒注入4H-SiC半绝缘特性的研究

研究了2100keV高能量钒注入4H-SiC制备半绝缘层的方法和特性,注入层的浓度分布用蒙特卡罗分析软件TRIM进行模拟.采用一种台面结构进行I-V测试,发现钒注入层的电阻率与4H-SiC层的初始导电类型有很大关系.常温下,钒注入p型和n型4H-SiC的电阻率分别为1.6×1010和7.6×106Ω·cm.测量了不同退火温度下的电阻率,发现高温退火有利于钒的替位激活和提高电阻率,由于钒扩散的影响1700℃退火使得电阻率略有下降.测量了n型SiC钒注入层在20～140℃时的电阻率,计算出钒受主能级在4H-SiC中的激活能为0.78eV.     

钒注入4H-SiC半绝缘特性的研究

研究了2100keV高能量钒注入4H-SiC制备半绝缘层的方法和特性,注入层的浓度分布用蒙特卡罗分析软件TRIM进行模拟.采用一种台面结构进行I-V测试,发现钒注入层的电阻率与4H-SiC层的初始导电类型有很大关系.常温下,钒注入p型和n型4H-SiC的电阻率分别为1.6×1010和7.6×106Ω·cm.测量了不同退火温度下的电阻率,发现高温退火有利于钒的替位激活和提高电阻率,由于钒扩散的影响1700℃退火使得电阻率略有下降.测量了n型SiC钒注入层在20～140℃时的电阻率,计算出钒受主能级在4H-SiC中的激活能为0.78eV.     

成核层退火压力对形成高阻GaN的作用

采用了MOCVD生长技术来获得高阻GaN,发现GaN的方块电阻会随着成核层退火压力的降低而迅速升高.当成核层退火压力降到75torr时,形成了高阻GaN,方块电阻达到1011Ω/□以上.原子力显微镜结果显示高阻GaN的表面非常平整,表面粗糙度只有0.15nm.在位激光检测发现高阻样品的成核层经过退火后会形成密度较高的成核岛.样品的X射线分析结果表明,随着退火压力的改变,刃型位错相对于螺型位错会有较大变化.说明刃型位错是GaN电阻变化的主要原因.     

成核层退火压力对形成高阻GaN的作用

采用了MOCVD生长技术来获得高阻GaN,发现GaN的方块电阻会随着成核层退火压力的降低而迅速升高.当成核层退火压力降到75torr时,形成了高阻GaN,方块电阻达到1011Ω/□以上.原子力显微镜结果显示高阻GaN的表面非常平整,表面粗糙度只有0.15nm.在位激光检测发现高阻样品的成核层经过退火后会形成密度较高的成核岛.样品的X射线分析结果表明,随着退火压力的改变,刃型位错相对于螺型位错会有较大变化.说明刃型位错是GaN电阻变化的主要原因.     

氧敏化对多晶PbSe薄膜结构和电学性能的影响

利用热蒸发物理气相沉积法在300 K的硅基底上制备了p型多晶PbSe薄膜,研究了氧敏化过程对其微观结构和电性能的影响.经XRD、XPS和SEM测试表明,制备的多晶PbSe薄膜为(200)晶面优先生长的面心立方结构,其经高温氧敏化后在微晶表面和晶界处形成了由SeO2和PbO混合氧化物构成的氧化层新相,其微晶会在氧化反应和重结晶的作用下融结在一起,晶粒间间隙会随着退火温度的不断提升而逐渐变小.霍尔效应仪测量表明,常温下沉积的多晶PbSe薄膜为p型,氧敏化未改变其导电类型;随着氧敏化退火温度的增加,其载流子浓度降低,载流子迁移率和薄膜暗电阻不断增大,但实验发现氧敏化过程未提高p型PbSe薄膜的红外光敏性.     

退火对离子注入GaN产生的深能级的影响

我们最近报道了大剂量Al+注入原生GaN后对其光学性质的影响。表明Al+的注入可能产生了某种深能级电子陷阱 ,由于电子陷阱俘获导带电子 ,导致发光猝灭。而经一定条件的退火处理 ,可使深的电子陷阱发生变化 ,因而与缺陷间的跃迁相关的黄色荧光可得到一定程度的恢复。由于注入样品的电阻率高达 1 0 1 2 Ω·cm ,因此不能用已有的常规方法测量。我们为此发展了一种称为“光增强电流谱”(PSCS)新方法 ,用于测量高阻样品中的深能级。研究发现 ,在经过快速退火处理的样品中 ,不能消除由于注入产生的准连续深能级带 ;而在某种常规条件退火的样品中 ,发现了 5个位于导带下 1 .77eV ,1 .2 4eV ,1 .1 6eV ,0 .90eV和 0 .86eV的深电子陷阱 ,它们都是Al+注入经退火后形成的稳定结构。实验发现退火使注入产生的准连续深能级带转变为独立的深能级结构 ,虽不能使GaN的本征发光得到恢复 ,但对黄色荧光的恢复是有利的。此研究有助于了解退火处理对离子注入的GaN的电学结构与发光产生的影响。PSCS的意义在于它适用于测量一切高阻半导体样品中与非辐射跃迁相联系的深陷阱能级 ,而不仅仅适用于测量Al+注入GaN产生的深陷阱能级     

大剂量氧离子注入形成SOI结构的研究

本文利用背散射分析技术、扩展电阻测量、高能电子衍射及超高压透射电镜研究了注氧后埋SiO_2层的形成过程以及顶部剩余硅的退火行为,通过沟道背散射分析技术与霍尔测量,给出了在不同退火条件下顶部剩余硅的单晶结晶度及霍尔迁移率.结果表明:150keV下注入1.8×10~(13)O~+/cm~(?),经1250℃2h退火后,表面剩余单晶硅厚度约为1600-1900A,埋SiO_2层厚度为3000-3500A.同时,采用高温注入对于埋SiO_2层性能的改善以及顶部剩余硅的单晶恢复均是非常必要的.     

具有最小衬底电流的横向pnp GaAs双极晶体管

制造了注入铍确定发射区和集电区的横向pnp双极晶体管。注入期间,用SiO_2和光刻胶保护基区表面(1～2μm宽),以防止铍离子由此注入。退火期间出现的横向蔓延和扩散,减少了基区宽度,这可通过退火的温度和时间来调整。在n-GaAs有源层和衬底之间淀积一层n型Ga_(0.7)Al_(0.3)As层,铍离子穿透GaAs/GaAlAs界面,在发射区和集电区下面的GaAlAs层内形成了pn结。由于GaAlAs的禁带宽度较大,这就使通过寄生的发射极-衬底二极管的电流比通过GaAs pn结的电流降低了几个数量级。有效基区宽度为0.5μm的器件的共射极电流增益为10。     

BF_2~+注入硅的特性与分析

用BF_2~+分子离子注入n型硅,由于B的有效注入能量减少,可以得到B的浅注入分布,B分布的沟道效应也明显降低。BF_2~+注入硅能形成非晶层,在低温(550℃)退火时,注入层以固相外延形式再结晶,B原子的激活率可高达85％。次级离子质谱(SIMS)测量表明,退火期间,F的迁移行为与注入靶温、注入剂量和退火温度有密切的关系。再结晶过程中F的外扩散以及残留缺陷对F的捕获,是引起F不规则迁移的主要原因。快速退火的应用,使B的再分布减少,注入损伤消除,同时可获得较低的方块电阻值。BF_2~+注入结合快速退火制作的P~+N二极管具有低的反向漏电流(～1fA/μm~2—10V)和较高的反向击穿电压。     

4H-SiC钒离子注入层的特性

研究了钒注入4H-SiC形成半绝缘层的方法和特性,注入层的离子浓度分布由蒙特卡罗分析软件TRIM模拟提取.采用一种台面结构进行I-V测试.钒注入层的电阻率与4H-SiC层的初始导电类型关系很大,常温下钒注入p型和n型SiC的电阻率分别为1.2×109～1.6×1010 Ω·cm和2.0×106～7.6×106 Ω·cm.     

激光烧结合成ZrW2O8材料

采用激光烧结快速合成方法成功制备出负热膨胀ZrW2O8材料。在扫描电镜(SEM)下观察样品形貌,显示出激光烧结ZrW2O8样品颗粒细小、分布均匀，晶粒大小在10 nm左右。X射线衍射(XRD)和拉曼光谱分析表明，激光法烧结可以有效地合成ZrW2O8,样品表面仅包含α-ZrW2O8，而样品内部除包含主要成分α-ZrW2O8外，还有γ-ZrW2O8相存在,可能与激光烧结过程中圆坯片内部存在极大的应力有关。同时分析了激光扫描速率对样品性能的影响，结果表明，激光烧结合成ZrW2O8时，在合适的激光功率密度下，适当地降低扫描速度，可以有效地减少γ相的产生。     

Nd_2O_3和Sm_2O_3掺杂钛酸锌介电陶瓷的结构与性能

为了改善ZnTiO3介电陶瓷的性能,研究了Nd2O3和Sm2O3掺杂对ZnTiO3陶瓷结构与介电性能的影响,借助TEM型同轴谐振器测量陶瓷的微波介电性能。研究表明,掺杂Sm2O3形成新相Sm2Ti2O7,少量Sm2O3掺杂能有效抑制ZnTiO3分解;掺杂Nd2O3形成新相Nd2Ti2O7和Nd4Ti9O24;Nd2O3和Sm2O3掺杂均能提高谐振器的无载Q值,且Nd2O3的掺杂效果优于Sm2O3:Nd2O3掺杂能使陶瓷的τf从正值向负值变化,通过调整Nd2O3掺杂量(质量分数5%～10%),可获得τf近零、无载Q值大于260的陶瓷组成,可用于制备分米波段的滤波器。     

电子束辐照制备钼酸锰纳米材料

在透射电子显微镜中,利用电子束辐照诱导的方法合成了钼酸锰片状纳米材料.研究发现在电子束辐照前,由于Mn、O等的相对含量不同样品可以分为两类.其中Mn和O含量较低的样品经电子束辐照后的产物为Mn2 Mo3 O8纳米片和MoO2纳米颗粒.而Mn和O含量较高的则主要生成六角结构的新相Mnx Mo3 O8.进一步分析发现,Mnx Mo3 O8的生成可能是因为样品中Mn相对含量较高,导致Mn、Mo和O原子层堆垛方式发生了改变.同时也初步确定了MnxMo3O8的晶胞参数为aH2=0.59 nm,cH2=6.24 nm.研究结果不仅提供了利用电子束辐照制备钼酸盐纳米材料的新方法,同时也促进了对钼酸锰材料的认识.     

CdO对In2O3电导和气敏性能的影响

为探索新型CdO-In2O3材料的气敏性能,用化学共沉淀法制备了CdO掺杂的In2O3微粉,研究了CdO掺杂对In2O3电导和气敏效应的影响。结果表明CdO和In2O3间能形成有限固溶体In2-CdxO3(0≤x≤0.02);In1.98Cd0.02O3x的电导比纯In2O3小得多;900℃下热处理4h所得的x(CdO)为2%的In2O3传感器在183℃工作温度下,对45μmol·L–1C2H5OH的灵敏度达276、响应–恢复时间只有3s和180s。有望开发为一类新型酒敏材料。     

sol-gel燃烧法合成MgFe_2O_4纳米颗粒及其气敏性

以Mg(NO3)2、Fe(NO3)3和柠檬酸为原料,采用sol-gel燃烧法,合成了MgFe2O4纳米颗粒。利用XRD、TEM和红外光谱对产物进行了结构、形貌的测量和表征。结果表明:MgFe2O4的前驱体燃烧后经过500℃下1h的热处理,得到平均粒径小于20nm的纳米颗粒。以MgFe2O4为原料,制备了气敏元件,发现元件在工作电压为4.5V时对50×10–6的Cl2的灵敏度达到177,响应时间达4s,而且对其它气体的抗干扰性很好,有望开发成为对Cl2检测的传感器材料。     

SrAl2O4 ：Eu2+和SrAl2O4 ：Eu2+，Dy3+长余辉和热释光谱

对比研究了SrAl2O4:Eu2+和SrAl2O4:Eu2+,Dy3+的余辉特性和热释光谱,并探讨了Dy3+的掺杂对SrAl2O4:Eu2+陷阱能级的影响。XRD晶相分析表明: Eu2+和Dy3+的掺杂并没有改变SrAl2O4的晶体结构。发光分析表明：Dy3+的掺杂没有改变SrAl2O4:Eu2+的光致发光光谱和发光中心。热释光谱对比分析结果显示：Eu2+的掺杂在SrAl2O4的禁带中引入了两个深度不同的陷阱能级;Dy3+的掺杂并不改变原来陷阱能级的深度,却能够显著地增加原来浅陷阱能级的密度,从而改善了SrAl2O4:Eu2+的余辉特性。不同等待时间的热释光谱曲线显示：在室温下,不同陷阱能级衰减规律的差异以及陷阱能级间存在的电子转移,可能造成了SrAl2O4:Eu2+,Dy3+长余辉材料复杂的余辉衰减规律。     

含氮MOS栅介质中氮的结键模式

借助于 XPS分析技术 ,首次研究了 MOS结构栅 Si O2 中引入 N后的结键模式。结果表明 ,N主要以Si-N而非 Si-O-N结键形式存在于栅 Si O2 中。含 N MOS介质抗辐射 /热载流子损伤能力得以提高的根本原因是 Si-N结键替换部分对辐射敏感的 Si-O应力键     

复合烧结助剂对 ZnNb2O6陶瓷的低温烧结与性能的影响

采用传统固相反应法制备了 ZnNb2O6陶瓷,研究了复合添加 BaO-CuO-V2O5(BCV)烧结助剂对 ZnNb2O6陶瓷的烧结特性、物相组成、微观组织形貌及微波介电性能的影响。结果表明：掺杂少量 BCV 的 ZnNb2O6陶瓷物相组成并未改变,仍为 ZnNb2O6单相。添加质量分数 2%的 BCV 可使 ZnNb2O6陶瓷的烧结温度降至 950 ℃,并且在 950 ℃烧结 3 h 具有较佳的微波介电性能：εr=24.7,Q·f=75 248 GHz,τf= –50.4×10–6/℃。     

熔盐法合成α-Al_2O_3粉体的研究

以Al2(SO4)3·18H2O为原料,采用NaCl-KCl熔盐法合成了α-Al2O3粉体。研究了焙烧温度、熔盐含量、焙烧时间和添加晶种含量等对产物晶型和形貌的影响。结果表明:当熔盐与原料的摩尔比为3,在1000℃下焙烧3h,或添加质量分数5%的α-Al2O3晶种在900℃下焙烧3h,均可合成晶化程度高,团聚少,粒径分布均匀的α-Al2O3超细粉末。说明添加α-Al2O3晶种可明显促进Al2O3相变。     

络合剂DTPA对纳米磁性Fe_3O_4粒子的表面改性研究

采用表面化学修饰法由络合剂DTPA对纳米磁性Fe3O4粒子进行表面化学修饰改性,制备出具有表面螯合性能的纳米磁性Fe3O4/DTPA复合粒子。用多种分析手段对复合粒子进行了性能表征。结果表明,螯合剂DTPA对纳米磁性Fe3O4粒子进行了有效的表面修饰,通过化学键合牢固地结合在粒子表面,不仅提高了粒子的抗氧化性和耐候性,而且使该复合粒子对多种金属粒子具有螯合性能。