金刚石薄膜的选择性生长

本文提出了一种利用表面处理状态的差异进行选择性生长,制备多晶金刚石薄膜图形的新方法,得到的薄膜线条宽约8μm,晶粒堆砌致密,大都显露三角形(111)面,其金刚石结构得到了拉曼光谱的确认。     

氢气流量对金刚石薄膜制备的影响

在不同氢气流量下,以丙酮为碳源,采用热丝法化学气相沉积在p型(111)单晶硅衬底上制备了金刚石薄膜。用金相显微镜、X射线衍射以及原子力显微镜对金刚石薄膜表面形貌以及质量进行了表征,结果表明:在氢气流量为150~200 mL/min时,金刚石薄膜择优(111)晶面生长,且金刚石颗粒逐渐变大,分布逐渐不均匀,在氢气流量为200 mL/min时,甚至出现二次形核。在氢气流量为200~250 mL/min时,金刚石薄膜择优(100)晶面生长,金刚石颗粒逐渐变小,分布逐渐均匀。     

喷射CVD法制备金刚石厚膜及其内应力分析

采用直流电弧等离子体喷射CVD法制备出金刚石薄膜,利用扫描电子显微镜(SEM)、Raman光谱及X射线衍射(XRD)等研究基底温度对金刚石厚膜生长特性及内应力的影响。结果表明:950℃基底温度生长的金刚石厚膜结晶性能较好,纯度较高;而850℃和1050℃生长的金刚石厚膜表面呈现大量的孪晶缺陷,结晶度较低,同时出现较多的非金刚石碳,纯度较低。随着基底温度的增加,(111)晶面和(311)晶面的衍射峰强度逐渐增强,(220)晶面的衍射峰强度逐渐降低。850℃和950℃基底温度生长的金刚石厚膜的宏观应力和微观应力都呈现出拉应力,1050℃基底温度生长的金刚石厚膜的宏观应力和微观应力都呈现出压应力。     

不同取向金刚石薄膜的红外椭圆偏振光谱特性研究

采用红外椭圆偏振光谱仪对HFCVD方法所制备的不同取向金刚石薄膜的光学参数进行了测量.结果表明(001)取向金刚石薄膜具有较佳的光学质量,在红外波段基本是透明的.在2.5~12.5μm红外波长范围内,(001)取向金刚石膜的折射率和消光系数几乎不随波长的改变而变化,折射率为2.391,消光系数在10-5范围内;对于(111)取向金刚石膜,其折射率和消光系数随波长的改变有微小变化,折射率和消光系数都低于(001)取向膜.通过计算拟合得到(001)取向金刚石膜的介电常数为5.83,优于(111)取向膜.     

金刚石薄膜气相外延生长

本文介绍了用微波化学气相沉积法,以丙酮、氢体系为研究对象,以 SDA级、毫米级人造金刚石单晶为基体,金刚石(100)、(110)、(111)晶面的气相外延生长的研究,对单晶外延生长条件进行了初步的探讨,使用RED、SEM、MLRS等检测手段,对生长的外延层进行检测。     

两步生长和直接生长GaAs/Si单晶薄膜的比较

报道了采用热壁外延(HWE)技术,在(100),(111)和(211)三种典型Si表面通过两步生长和直接生长法制备GaAs单晶薄膜,经过拉曼光谱、霍尔测试和荧光光谱分析比较,得出结论:(1)相同取向Si衬底,两步生长法制备的GaAs薄膜结晶质量比直接生长法制备的GaAs薄膜的要好;(2)采用HWE技术在Si上异质外延GaAs薄膜,其表面缓冲层的生长是降低位错、提高外延质量的基础;(3)不同取向Si衬底对GaAs外延层结晶质量有影响, (211)面外延的GaAs薄膜质量最好,(100)面次之,(111)面最差.     

离化团束方法在GaAs衬底上外延CdTe单晶薄膜

利用离化团束外延(ICBE)技术在GaAs(100)衬底上生长了(100)和(111)两种晶向的CdTe外延层.X光衍射和 RHEED分析结果表明外延层为单晶薄膜,双晶衍射摆动曲线半高宽达630弧秒.本文研究了离化团能量和生长温度对外延层晶向和质量的关系。结果表明,当预热处理温度为480℃,外延取向关系为CdTe(100)//GaAs(100);当预热处理为580℃,外延取向关系为 CdTe(100)+(111)//GaAs(100).离化团束的能量对外延膜的结晶性能起着重要作用.     

应用于FED的金刚石薄膜的光学和结构分析

本文比较研究了不同晶粒大小和结构的金刚石薄膜的场发射性质,这些金刚石薄膜通过热丝辅助化学气相沉积法(HFCVD)获得.研究结果表明纳米尺寸效应对金刚石薄膜的场发射性能有非常重要的影响,通过比较不同晶粒尺寸的金刚石薄膜发现纳米金刚石薄膜相对于大晶粒金刚石薄膜(比如微米级的金刚石薄膜)有更好的场发射性能.从拉曼光谱得到,含有一定量非金刚石相的金刚石薄膜有更好的场发射能力和更低的开启电场(E0).另外,具有(111)定向的金刚石薄膜比起其他结构的金刚石薄膜,它的电子发射能力更强.     

金刚石电子材料生长的研究进展

简述了金刚石兼具物理的和化学的优良性质,尤其是金刚石的半导体电气性质,即宽带隙、高击穿电场、高载流子迁移率和高热导率,成为固态功率器件最有前途的半导体材料之一。介绍了金刚石基的电子器件及其材料生长的研究进展,分析了金刚石膜的导电机理以及材料生长的新技术。重点介绍了采用包括微波等离子体化学汽相淀积(MPCVD)等方法制备金刚石膜、本征单晶生长、硼掺杂等技术。目前在直径为100~200 mm的硅衬底上,可以淀积均匀的超纳米结晶金刚石(UNCD)膜。此外,对金刚石电子学和光电子学的未来进行了展望。     

PLD方法在CVD金刚石膜上生长ZnO薄膜及其特性研究

采用脉冲激光沉积(PLD)技术,在(110)和(100)织构金刚石膜上成功制备出高度c-轴取向的ZnO薄膜,然后在纯氮气氛条件下对ZnO薄膜进行退火处理.作为比较,也在(100)Si上生长的ZnO薄膜进行了相同的处理.通过测量X射线衍射(XRD)谱和光致发光(PL)谱,研究了不同衬底性质和退火对薄膜结构和发光特性的影响.实验结果表明,在(100)织构金刚石上的ZnO膜具有最好的结晶质量,其半高宽只有0.2°.退火之后近紫外发光峰明显减弱的同时,绿色发光峰得到增强.这里归结为氮气退火后氧空位的增加,这点从退火后的XPS谱中可以得到进一步的确认.     

以石墨烯实现GaN在硅(100)面上的生长

正西班牙Graphenea公司2014年7月25日宣布,与日本立命馆大学等共同实现了GaN结晶在硅(100)面上的生长。其要点在于用石墨烯作为中间层。;该技术的开发方为日本立命馆大学理工学部电子光信息工学科荒木努和名西Ya-sushi的研究室、美国麻省理工学院(MIT)、韩国首尔大学(SeoulNationalUni-versity)、韩国东国大学(DonggukUniversity)及西班牙Graphenea公司。在硅(100)面上直接生长缺陷少的GaN结晶时非常困难,几乎没有成功先例。以前在GaN-on-Si技术方面取得实用化进展的,主要是在硅(111)面上生长     

纳米金刚石薄膜的制背

采用微波等离子体化学气相沉积系统,利用氢气、甲烷、氩气和氧气为前驱气体,在直径为5 cm的(111)取向镜面抛光硅衬底上沉积出高平整度纳米金刚石薄膜.利用扫描电镜、X射线衍射谱和共焦显微显微拉曼光谱我们分析了薄膜的表面形貌和结构特征.该薄膜平均粒径约为20 nm.X射线衍射谱分析表明该薄膜具有立方相对称 (111)择优取向金刚石结构.在该薄膜一阶微显微拉曼光谱中,1 332 cm-1附近微晶金刚石的一阶特征拉曼峰减弱消失,可明显观测到的三个拉曼散射峰分别位于1 147 cm-1、1 364 cm-1和1 538 cm-1,与己报导的纳米金刚石拉曼光谱类似.该方法可制备出粒径约为20 nm粒度分布均匀致密具有较高含量的sp3键的纳米金刚石薄膜.     

Si衬底上SiC薄膜的快速生长

用垂直式低压化学气相沉积(LPCVD)系统,在(111)和(100)Si衬底上快速外延生长了SiC.用Nomarski光学显微镜和X射线衍射(XRD)分析了SiC外延膜.探讨了生长速度与反应气体流量的关系,HCl在反应过程中的作用机理,以及在快速生长条件下外延膜的结晶和取向关系.     

Si衬底上SiC薄膜的快速生长

用垂直式低压化学气相沉积(LPCVD)系统,在(111)和(100)Si衬底上快速外延生长了SiC.用Nomarski光学显微镜和X射线衍射(XRD)分析了SiC外延膜.探讨了生长速度与反应气体流量的关系,HCl在反应过程中的作用机理,以及在快速生长条件下外延膜的结晶和取向关系.     

(100)定向CVD金刚石薄膜的制备及其电学性能

采用HFCVD制备金刚石薄膜的方法,以乙醇为碳源,氢气为载气,在适当的衬底温度下,合成出具有(100)晶面取向均匀生长的金刚石薄膜.SEM,XRD和Raman分析表明,所合成的金刚石薄膜是高质量的多晶(100)取向膜,厚度均匀、化学性能稳定,结构和性能与天然金刚石相接近.研究了室温下(100)取向金刚石薄膜的暗电流-电压特性、稳态55Fe 5.9keV X射线辐照下的响应和电容-频率特性.结果表明,退火后(100)取向多晶金刚石薄膜具有较低的暗电流和较高的X射线响应;高频下,电容和介电损耗都很小且趋于稳定,不随频率的变化而变化.     

绒面硅太阳电池受光面取向研究

本文讨论了硅太阳电池受光面的取向问题。从理论上和实践上确定了(111)面为最佳受光面,并给出用化学腐蚀法,在(111)、(110)、(100)三个面上制备绒面的方法和条件。     

(100)定向CVD金刚石薄膜的制备及其电学性能

采用HFCVD制备金刚石薄膜的方法,以乙醇为碳源，氢气为载气，在适当的衬底温度下，合成出具有(100)晶面取向均匀生长的金刚石薄膜．SEM，XRD和Raman分析表明,所合成的金刚石薄膜是高质量的多晶(100)取向膜，厚度均匀、化学性能稳定,结构和性能与天然金刚石相接近．研究了室温下(100)取向金刚石薄膜的暗电流电压特性、稳态55Fe 5.9keV X射线辐照下的响应和电容频率特性．结果表明，退火后(100)取向多晶金刚石薄膜具有较低的暗电流和较高的X射线响应；高频下，电容和介电损耗都很小且趋于稳定，不随频率的变化而变化．     

退火工艺对钛酸锶钡薄膜结构的影响

采用射频磁控溅射在Pt/Ti/SiO2/Si(100)衬底上制备Ba0.6Sr0.4TiO3(BST)铁电薄膜,在500~750℃之间对薄膜快速退火。XRD分析表明:500℃时BST薄膜开始晶化为ABO3型钙钛矿结构,温度越高结晶越完整,晶粒越大。理论计算表明,薄膜在低温退火后无择优取向,高温退火后在(111)、(210)晶面有择优取向。退火气氛、保温时间、循环次数等因素对薄膜晶粒大小无明显影响,但对表面粗糙度和结晶程度影响较大。     

金刚石薄膜生成技术扩大了MEMS的应用范围

Argonne国家实验室(位于伊利诺州的Argonne)的研究人员成功地开发了一种被命名为超纳米结晶膜的金刚石薄膜。此种薄膜技术预计将大大加速MEMS(微机电系统)技术的发展。此种薄膜将金刚石本质的优良机械性能,摩擦性能,和热性能(优异的硬度,耐磨损性,和极低的摩擦系数等)引入了迅猛发展的MEMS领域。 迄今为止,许多MEMS装置由于采用的硅材料,在耐久性和耐摩擦方面不够理想,因而不能胜任;现在由于超纳米结晶膜的出现,有     

面向对注氢硅片中微结构的影响

把不同面向的注氢硅片制成横截面样品,在高分辨率透射电子显微镜下进行观察,发现衬底面向对其中的微结构有明显的影响.首先表现为衬底中主要出现平行于正表面的氢致片状缺陷,即(100)衬底中,主要出现平行于正表面的{100}片状缺陷,而(111)衬底中出现的主要是平行于正表面的{111}片状缺陷.其原因是注入引起垂直正表面的张应变.另外,面向的影响还表现为,(100)衬底中出现的{113}缺陷在(111)衬底中不出现.在(111)衬底中出现的晶格紊乱团和空洞在(100)衬底中不出现.从而推测,{111}片状缺陷的形成不发射自间隙原子,而(100)片状缺陷的形成将发射自间隙原子.