工程化衬底及其在将来微电子学中的作用

什么是工程化衬底 工程化衬底是一种可以生产且与Si生产程序兼容的（新）材料，利用这种衬底材料可以制造出用裸Si衬底不能制造的性能独特的“精细”产品，例如，它可将光子材料GaAs与高载流子迁移率MOSFET相集成——用新材料生产新IC。     

射频磁控溅射法制备的ZnO:Al薄膜在不同偏压下的光电特性

采用RF磁控溅射法在玻璃衬底和PET衬底上沉积了Al掺杂的ZnO(AZO)薄膜,衬底的直流偏压为0～50V.主要研究了薄膜的结构、光学和电学特性.在玻璃衬底上制备AZO薄膜的沉积速率随偏压的升高而增大,然而再增加偏压时反而下降.当偏压为30V时,在玻璃衬底上制备的薄膜的最低电阻率为6.5×10-4Ω·cm,在波长450～800nm内的平均透射率大于80%;在PET衬底上制备的薄膜也有相似的特性,但没有在玻璃衬底上制备的好.     

工作气压对室温溅射柔性AZO薄膜性能的影响

采用射频磁控溅射法在PEN衬底上室温制备了AZO薄膜,并对不同工作气压下(0.05～0.4Pa)沉积薄膜的结构及光电性能进行了研究。结果表明,薄膜具有良好的c轴择优取向,随工作气压增大,薄膜(002)峰强度减弱,晶粒减小,表面粗糙度增大,电学性能下降,薄膜可见光透过率变化不大,但禁带宽度变窄。与玻璃衬底相比,PEN衬底上沉积的AZO薄膜拥有更高的品质因数,获得的最佳电阻率、载流子浓度和霍尔迁移率分别为1.11×10-3Ω.cm、4.14×1020cm-3和13.60cm2/(V.s),该薄膜可见光的绝对透射率达到95.7%。     

优化的氮化物结构使Si发光

Si材料目前还不能制备出激光器和光电IC。而这种IC对于解决IC中的数字传输瓶颈以及降低“光纤入户”的开发成本都至关重要。为将激光器融入si器件中，多年来许多研究部门作了不懈努力。例如在Si衬底上生长GaAs和InP，但一直未能很好解决外延材料中的高密度失配位错问题，使这样的材料系统无法制出实用的激光器。为此曾出现了两个解决办法：用掺铒Si和低维si系统，后者有多孔Si、纳米Si晶体和Si纳米柱以及特种Si界面结构，     

衬底负偏压对溅射Ta2O5薄膜晶化温度及介电性能的影响

采用磁控溅射法，在衬底温度为620℃时，通过引入合适的衬底负偏压(100—200V)，获得了结晶良好的Ta2O5薄膜．衬底负偏压增强了正离子对衬底表面的轰击作用，加速了其在衬底表面的松弛扩散效应，从而降低了Ta2O5薄膜的晶化温度，改善了其结晶性．同时，G—V测试结果表明：衬底负偏压进一步改善了Ta2O5薄膜的介电性能．     

衬底温度对CuI薄膜微结构与性能的影响

采用喷射沉积技术，探讨不同的衬底温度对CuI薄膜的微结构与性能的影响。通过x射线衍射谱，场发射扫描电子显微镜，霍尔测试仪和紫外．可见光分光光度计等测试了CuI薄膜的微结构、表面形貌和光电性能。研究结果表明，衬底温度为120℃时CuI薄膜的结晶性较好，薄膜表面相对均匀致密。可见光透过率随着衬底温度升高先增大后减小，在衬底温度为120℃时最高，近76％，适合作Al：ZnO／p-CuI／n-CIS薄膜太阳能电池的缓冲层。     

基于高电阻率衬底的Si/SiGe HBT

介绍了一种基于电阻率高达1000Ω·cm的硅衬底的锗硅异质结晶体管的研制.首先根据衬底寄生参数模型分析了衬底对器件高频性能的影响,然后设计了器件的材料与横向结构尺寸,该器件采用掩埋金属自对准技术在3μm工艺线上制备而成,测得其典型直流电流增益为120,BVCEO为9.0V,fT为10.2GHz,fmax为5.3GHz,比同结构尺寸的常规N 衬底Si/SiGe HBT的fT和fmax分别高出3.9GHz和1.5GHz.     

基于SOI衬底加工的微型电场传感器研究

提出了一种基于微机械技术的微型电场传感器．该器件由振动部分和感应电极组成，通过静电梳齿结构驱动，并利用溅射到衬底的栅状金电极作为工作电极．基于SOI衬底加工的设计流程能够简化悬浮结构的制备．由于器件运动中受滑膜阻尼作用，因此可在大气下测试和封装，能够节约成本．阐述了器件的工作原理、结构仿真以及其键合／减薄工艺流程．该器件具有小尺寸和批量生产的优势，有望在安全预警和航天器升空环境探测等方面得以应用．     

衬底电极对丝网印刷CNT阴极场发射性能的影响

通过丝网印刷技术,将碳纳米管(carbon nanotube,CNT)浆料直接转移到CrCuCr薄膜衬底电极、掺Sn的In_2O_3(indium tin oxides,ITO)透明导电薄膜衬底电极和Ag浆导电厚膜衬底电极上,高温烧结后得到CNT阴极,并对CNT阴极进行表面形貌和场发射性能的研究.结果表明,不同衬底电极对CNT阴极场发射性能的影响不一样,CrCuCr薄膜衬底电极CNT阴极、ITO透明导电薄膜衬底电极CNT阴极及Ag浆厚膜导电衬底电极CNT阴极场发射的开启电场分别为0.99、2.05和2.46V/μm;当电场为3.0V/μm时,它们的亮度分别为2472、1889、587cd/m~2.CrCuCr薄膜衬底电极CNT阴极的场发射性能最优,ITO透明导电薄膜衬底电极CNT阴极次之,Ag浆厚膜导电衬底电极CNT阴极最差,并根据金属-半导体理论模型分析了原因.     

WC和Si衬底生长金刚石薄膜的研究

采用ＳＥＭ,Ｒａｍａｎ光谱等手段,较全面系统地研究了ＨＦＣＶＤ法在ＷＣ和Ｓｉ衬底上生长金刚石薄膜时,衬底预处理、碳源深度、热丝及衬底温度等对金刚石形核、生长的影响。并对两种衬底进行了对比与分析,最后总结出影响金刚石形核密度、形核速率、晶形结构及晶形完善性的关键因素。     

共蒸发制备GaSb多晶薄膜的研究

GaSb的禁带宽度为0.72eV,是热光伏电池的理想材料。采用共蒸发的方法,在普通玻璃衬底上生长GaSb多晶薄膜。通过XRD谱、Hall及透射反射谱测试,研究了Ga、Sb源的蒸发温度、衬底温度以及薄膜厚度对薄膜的结构特性和光电特性的影响。研究表明,随衬底温度的升高、薄膜厚度的增加,晶粒尺寸逐渐增大;随衬底温度的升高、Ga源温度的降低以及厚度的增加,迁移率逐渐上升,迁移率最高可达172cm2/(V.s);随衬底温度的降低、Ga源温度的提高以及厚度的增加,载流子浓度逐渐增加。     

阳极氧化铝作缓冲层的Si基GaN生长

尝试了Si基上生长GaN外延层的一种新的缓冲层材料一阳极氧化铝，在Si（111）衬底上电子束蒸发铝膜，经阳极氧化后放入MOCVD系统中退火，然后进行GaN外延生长，对材料的微结构和电学性质进行了测量和分析，并将得到的GaN材料制备成光导型的紫外光电探测器，器件在330－380nm紫外光区域有明显的响应，最后响应度为3．5A／W（5V偏压）。     

SOI和应变Si的将来

利用SOI衬底生长部分／完全耗尽结构的晶体管或用应变沟道提高器件性能可制备出高性能CMOS逻辑器件；这两种方法均可用于CMOS结构，也可单独用于提高器件性能。将应变用于器件沟道，可将沟道迁移率提高50％，从而提高了器件电流。SOI晶体管的好     

衬底温度对碳纳米管生长和结构的影响

用CH4、NH3和H2为反应气体,利用等离子体增强热丝化学气相沉积在沉积有Ta缓冲层和Ni催化剂层的Si衬底上制备了准直碳纳米管,并用扫描电子显微镜和透射电子显微镜研究了它们的生长和结构随温度的变化.结果表明生长的准直碳纳米管是竹节型结构,其直径随衬底温度的降低而减小,生长速率随衬底温度的升高有一极值.从催化剂在衬底温度作用下的变化开始,分析了衬底温度对碳纳米管生长和结构的影响.     

热循环退火对InAs/Si(211)薄膜结构和电学性能的影响

InAs作为III-V族化合物半导体材料,可以应用于磁阻和霍尔元器件、量子点激光器元件、太阳能电池和红外探测器元件等方面,具有广泛的研究和应用前景.本文以Si(211)为衬底,采用热壁外延(hot wall epitaxy,HWE)技术制备了InAs薄膜,研究热循环退火(thermal cycle annealing,TCA)次数对InAs/Si(211)薄膜结构及电学性能的影响.热壁外延制备InAs薄膜的衬底温度为400℃,生长时间为4 h,不同的热循环退火次数为2、4、6、8、10.X射线衍射(XRD)测试表明:利用HWE技术在Si(211)衬底表面成功制备了闪锌矿结构的InAs薄膜,且沿(111)取向择优生长;TCA能够明显增强Si(211)衬底表面生长的InAs薄膜的择优取向.扫描电子显微镜(SEM)及原子力显微镜(AFM)测试分析表明:随着TCA次数增加到6次,InAs/Si(211)薄膜表面由于晶粒细化作用变得均匀平整,表面粗糙度从69.63 nm降低到56.43 nm,此时霍尔迁移率达到2.67×10~3cm~2/(V·s);过多的退火次数(≥8次)又会使薄膜表面的晶粒过大、缺陷增多,导致薄膜性能下降.     

GaN P-N结和AlGaN/GaN DH蓝光LED研制成功

北京大学物理系和介观物理国家重声、实验室MOCVD研究组采用一种改进的LP－MOCVD方法，在AI。O。衬底上生长了高质量的P型GaN和P型AIGaN，P型载流子浓度达2X10‘’cm－’，霍尔迁移率为30cm’／V．s。在此基础上，成功地研制出GaNP－N结和AIGaN／GaNrt异质结（DH）蓝光光发射二极管（LED）。皿一V族氯化物半导体材料（主要包括GaN、InN、AIN及其合金体系）广泛地应用于光电子和电子器件中。其中特别是蓝光到紫外波段的光发射器件，有着广泛的应用前景、巨大的市场需求以及深刻的物理意义，引起了人们极大地关注，成为目…     

射频磁控溅射有机衬底SnO2：Sb透明导电膜性能的研究

采用射频磁控溅射法在聚丙烯己二酯有机薄膜(polypropylene adipate, PPA)衬底上低温制备出锑掺杂的氧化锡(SnO2∶Sb)透明导电膜.研究了薄膜的厚度效应对SnO2∶Sb薄膜的结构、光学和电学特性的影响.制备薄膜为多晶膜,并且保持了纯二氧化锡的金红石结构.载流子浓度和迁移率随着薄膜厚度的增加而增大,电阻率随着薄膜厚度的增加而减小,最低电阻率为 2×10-3Ω*cm.     

直流磁控溅射有机衬底和玻璃衬底ZnO：Al薄膜结构及特性的研究

利用直流磁控溅射法在有机薄膜衬底和普通玻璃衬底上制备出了具有良好附着性的ZnO：Al透明导电膜，对制备薄膜的结构和光学特性进行了比较研究。研究发现：铝掺杂的氧化锌薄膜是多晶膜，具有六角纤锌矿结构；在衬底温度为100℃，溅射压强1．0Pa，氧氩比为1：2．58时，ZnO：Al薄膜具有（002）择优取向，晶化也比较好，在可见光区的平均透过率分别达到了77．6％和82％。     

高迁移率AlGaN-GaN二维电子气

用金属有机物气相外延方法在（０００１）蓝宝石衬底上生长了ＡｌｘＧａ１－ｘＮ／ＧａＮ二维电子气结构。Ａｌ０．１３Ｇａ０．８７Ｎ（７００ｎｍ）／ＧａＮ（６００ｎｍ）异质结的室温电子迁移率达１０２４ｃｍ＾２／Ｖｓ,而ＧａＮ体材料的室温电子迁移率为３９０ｃｍ＾２／Ｖｓ;该异质结的７７Ｋ电子迁移率达３５００ｃｍ＾２／Ｖｓ,而ＧａＮ体材料的电子迁移率在１８５Ｋ下达到峰值,为４９０ｃｍ＾２／Ｖｓ,７７Ｋ下下降到     

射频磁控溅射有机衬底SnO2∶Sb透明导电膜性能的研究

采用射频磁控溅射法在聚丙烯己二酯有机薄膜(polypropylene adipate, PPA)衬底上低温制备出锑掺杂的氧化锡(SnO2∶Sb)透明导电膜.研究了薄膜的厚度效应对SnO2∶Sb薄膜的结构、光学和电学特性的影响.制备薄膜为多晶膜,并且保持了纯二氧化锡的金红石结构.载流子浓度和迁移率随着薄膜厚度的增加而增大,电阻率随着薄膜厚度的增加而减小,最低电阻率为 2×10-3Ω*cm.