低温沉积硅薄膜微结构的Raman分析

用Raman散射谱研究了以SiH4/H2为气源,用等离子体增强化学气相沉积技术,低温制备的一系列硅薄膜的微结构特征.结果表明:在常规气压和常规功率下,衬底温度在200～500 ℃之间,存在结晶最佳点,400 ℃结晶效果相对最好;在高压高功率下沉积和常压常功率下沉积相比,高压高功率更有利于薄膜晶化;低温短时的高气压高功率沉积,玻璃衬底与铝覆盖的玻璃衬底相比,玻璃上的硅薄膜晶粒尺寸更大,而铝覆盖的玻璃衬底上的硅薄膜的晶化率更高.     

多孔硅的发光机制与微结构

详细讨论了两种新的多孔硅发光机制理论（无序Ｓｉ网络结构和聚硅烷／氢化物发光）以及相应的实验支持。通过分析多孔硅的各种发光机制和多孔硅微结构研究，作者认为多孔硅不是仅有一种发光机制，不同的微结构和成分构成会产生不同的发光机制，其中量子限制效应和聚硅烷／氢化物发光是受到较多实验支持的，分别有微结构和成分决定的发光理论。     

多孔硅场致发射特性研究

目前真空微电子使用的场致发射电子源主要是在硅衬底上采用腐蚀法和生长法得到的场发射阵列。这种方法在制造上难度较大，也很复杂。本文介绍用阳极化的方法制造多孔硅场发射阵列，并通过实验测定，用此法制造的场发射尖端阵列的发射曲此，很好地符合Ｆｏｗｌｅｒ－Ｎｏｒｄｈｅｉｍ公式。     

硅基多孔氧化铝薄膜微结构的TEM研究

阳极氧化多孔氧化铝薄膜(anodicporousaluminafilm,APA)作为模板的应用已引起广泛关注。它的优点在于其主要的特征参数如孔径(1～300nm)、孔长(10～3000nm)及孔密度(108～1011cm-2)都可以用选择不同腐蚀电压的方法来加以控制,孔的长度直径比可达1000以上[1],而且在理想的APA膜中,孔阵列规则排列为蜂巢状六方结构[2]。这一特点为大面积原位合成规则排列纳米量子点/线材料提供了重要保证。考虑到和当前主流硅集成半导体工业相匹配,硅基多孔氧化铝薄膜(Si-basedanodicporousaluminafilm,APA/Si)的应用已见报道[3,4]。我们研究发现当孔径小…     

多孔硅薄膜微结构的分形特性

用扫描电镜(SEM)对厚度不同的多孔硅膜的微结构进行了研究。对于23μm厚的多孔硅膜,其横截面微结构好似海底生长的海藻;而对于6μm厚的多孔硅膜,其表面微结构则像龟壳上的裂纹。通过对在不同放大倍数情况下拍摄的多孔硅的SEM图片进行分析,结果表明多孔硅薄膜的这两种微结构都具有分形特征,而且其分形维数为2.3～2.6。利用扩散限制凝聚模型(diffusion limited aggregation)对这两种微结构的形成过程进行了模拟。     

多孔硅的形成与光致发光谱

介绍了用阳极氧化腐蚀形成多孔硅的工艺，并分析了它的微结构，实验测定了多孔硅光致发光谱（ＰＬ），由ＰＬ谱的峰值位于可见光区，不同于Ｓｉ的带隙能量；用纳米量子限制效应（Ｑ－ＣＥ），解释了多孔硅中进入量子线中电子和空穴能量增量为ΔＥｃ和ΔＥｖ，于是多了孔硅有效带宽成为Ｅ＝Ｅ。＋ΔＥ。而Ｅ。是Ｓｉ的带宽为ｌ．０８ｅＶ，ΔＥｃ和上ΔＥｖ分别为ｈ２／４ｍｅｑ２和ｈ２／４ｍｈｑ２，由此计算与实验结果一致。     

发光多孔硅微结构及其发光起源探讨

用制备发光多孔硅样品的常规电化学方法，在未抛光多晶硅表面，成功地制备出了均匀地发射肉眼可分辨的可见光样品。样品的先致发光光谱得到了测定，证明是一种典型的多孔硅光致发光光谱。用扫描电镜对样品的表面形貌、截面结构进行了详细的分析，摄制出了发光多孔硅样品的完整多孔状微结构清晰照片。实验结果认为多孔硅样品可分成三层：表面层、多孔层、单晶硅衬底；而多晶硅表面上制备的发光样品只有两层结构：表面层、多晶硅衬底。文中认为多孔硅可见光发射应来自其表面层，而与层下的多孔层微结构无关。     

阳极氧化条件对多孔硅冷阴极场发射特性的影响

研究了多孔硅的制备条件对多孔硅冷阴极场发射特性的影响,实验表明多孔硅的制备条件如电解电流密度、电解时间等多孔硅冷阴极的场发射特性有较大的影响。     

多孔硅的有效场致发射

基于氢离子注入技术和典型电化学阳极浸蚀法制备了多孔硅有图(PS)薄膜.该薄膜的表面形态和特征采用扫描电子显微技术(SEM),X射线衍射(XRD)以及原子力显微技术(AFM)描述.采用大约3.5V/μm的低通场在电流强度为0.1 μA/cm2处获得有效场致发射.在约12.5V/μm的叠加场下,PS薄膜的发射电流密度达到1mA/cm2.实验结果表明PS薄膜对平板显示仪器具有巨大的应用潜能.     

微结构制备中选择性多孔硅牺牲层技术的研究

利用多孔硅形成的选择性。在指定的硅衬底区域制作多孔硅作牺牲层，提出了制作微结构，后进行阳极氧化，形成多孔硅牺牲层的工艺，由此制备出了良好的悬空结构，并对多孔硅形成的选择性、掩模材料和工艺条件进行了研究。     

纳米硅薄膜的Raman光谱

通过等离子增强化学气相沉积法 ,制备了本征和掺磷的氢化纳米硅薄膜 (nc- Si:H) ,研究了晶粒尺寸和掺杂浓度对纳米硅薄膜喇曼谱的影响 .结果表明晶粒变小和掺杂浓度增加都使纳米晶粒的 TO模峰位逐渐偏离声子限制模型的计算值 .X射线衍射和高分辨电镜像的结果表明晶粒变小导致硅晶粒应力增加 ,而掺杂使晶粒内部杂质和缺陷增多 ,这些因素破坏了晶粒内晶格的平移对称性 ,进一步减小声子的平均自由程 ,导致实验值偏离理论计算值 .晶格平移对称性的破缺还体现在 ,随晶粒尺寸减小或掺杂浓度增加 ,喇曼谱中 TA、LA振动模的相对散射强度增加 .     

多孔硅场致电子发射

研究了多孔硅冷阴极的场致电子发射特性，实验表明采用电化学阳极腐蚀、氧化、蒸电极等工艺可以制备一种平面薄膜型多孔硅冷阴极。在超高真空环境下测量了多孔硅冷阴极的电子发射特性。     

纳米多孔硅的场致电子发射性能研究

对采用阳极氧化法及阴极还原表面处理技术制备的性能稳定的纳米多孔硅,用原子力显微镜(AFM)表征了其微观结构,多孔硅颗粒粒径在30 nm左右.室温条件下测试了多孔硅场电子发射的特性,结果表明,多孔硅具有很好的场致发光性能,在5 V/μm的电场下就可以产生场发射电流.多孔硅的开启电压在1 000 V左右,发射电流随着电压的增大而不断增大,发射电压在2 000 V以上.

Abstract：

Nanoscale porous silicon (PS) was prepared by anodic oxidation, cathode reduction and surface treatment technique. The porous silicon particles with the average diameter of about 30 nm were obtained by characterizing their microstructure with atomic force microscope (AFM). Electron field emission characteristics of porous silicon were investigated at room temperature. The resuhs demonstrate that porous silicon has favorable electroluminescence properties, and the field emission current can be generated only under the electric field of 5 V/ μm. And the turn - on voltage is about 1 000 V. With the increase of the offered voltage, the emission current is enhanced and the emission voltage is over 2 000 V.     

硅纳米颗粒和多孔硅的荧光光谱研究

采用不同氧化电流密度制备多孔硅,利用超声波粉碎多孔硅层得到硅纳米颗粒,研究了多孔硅和硅纳米颗粒的荧光光谱性质。结果表明,随着氧化电流密度的增加．多孔硅的发光峰值波长向短波方向“蓝移”。硅纳米颗粒相对多孔硅发光强度提高,峰值波长也发生“蓝移”,观察到硅纳米颗粒极强的蓝紫光发射(≈400nm)现象。表明量子限制效应和表面态对多孔硅和硅纳米颗粒的PL性质有重要作用,并用量子限制效应发光中心模型对实验现象进行了解释。     

多孔硅衬底微波CVD金刚石薄膜的制备及其场电子发射

研究了多孔硅衬底微波CVD金刚石薄膜的制备工艺及其场电子发射特性.以多孔硅作为生长金刚石突起阵列的模板,生长出带多微尖的微晶金刚石晶粒,使场电子发射阈值下降(<1V/ μm) ,发射电流增大(>90 m A/ cm2 ) ,场发射性能稳定,并对这种场发射特性做出了理论解释.     

新型多孔硅在空气环境中的电子发射和光电响应特性研究

以开发空气环境中低电压离子源和光电器件为目的,采取光照辅助电化学阳极腐蚀法结合水热铁钝化法制备了一种新型多孔硅.研究了此多孔硅在空气环境中的电子发射性能和光电响应特性.发现这种多孔硅在空气环境中有2-3 min 较稳定的电子发射性能;且具有黑暗下即有开路电压(-120 mV)和光照下有反向电压(-30 mV)的光电响应特性.结果表明,这种新型多孔硅具有空气环境下低电压离子源和光电响应器件的开发潜力.     

Electron Field Emission from Patterned Porous Silicon Film

Patterned porous silicon （PS） films were synthesised by using bydrogen ion implantation technique and typical electrochemical anodic etching method.The surface morphology and characteristics of the PS films were characterized by scanning electron microscopy （SEM）,X-ray diffraction（XRD）,and atomic force microscopy （AFM）.The efficient electron field emission with low turn-on field of about 3.5V/μm was obtained at current density of 0.1μA/cm^2.The electron field emission current density from the patterned PS films reached 1mA/cm^2 under and applied field of about 12.5V/μm.The experimental results show that the patterned PS films are of certain practical significance and are valuable for flat panel displays.     

基于体硅MEMS技术的悬浮微结构加工工艺研究

针对体硅MEMS加工技术的特点,确定了悬浮微结构的加工工艺流程,并对加工过程中的硅基深槽腐蚀工艺和ICP刻蚀工艺这两项关键技术及其中的重要影响因素进行了研究,得到了硅基深槽腐蚀的溶液类型、浓度和温度等工艺参数,以及ICP刻蚀工艺的功率、气体流量等工艺参数。根据优化的工艺参数,采用厚度为400μm的N型<100>硅片加工了外形尺寸为3 mm×3 mm、线宽尺寸为100±2μm、硅槽深度为390±2μm的悬浮微结构样件。