单晶硅中氢与辐照缺陷的相互作用

对NTD氢区熔单晶硅进行了不同温度下等时退火,采用Hall电学方法测量了电阻率、迁移率随退火温度的变化规律.利用红外吸收技术测量了单晶硅氢区熔退火前后及NTD氢区熔单晶硅不同退火温度下与氢、辐照缺陷有关的红外振动吸收峰变化,对辐照缺陷的退火行为进行了探讨.实验证实NTD氢区熔单晶硅在150～650℃范围内等时退火具有显著特点:在500℃下退火,出现电阻率极小值,即出现浓度很高的过量浅施主;P型向N型转变温度为400℃,迁移率恢复温度为500℃,载流子恢复温度为600℃,均明显低于NTD氩区熔单晶硅转型温度及迁移率和载流子恢复温度,这与氢积极参与辐照缺陷相互作用直接相关.     

NTDCZSi中辐照缺陷的电镜观察

利用硅中固有杂质与缺陷的相互作用来改善硅片质量以适应硅器件日趋严格的技术要求,逐步形成了目前的“缺陷工程”的内容,而将直拉硅(czsi)进行中子嬗变掺杂(NTD)不仅解决了掺杂的均匀性问题,且因大剂量中子辐照在czsi中引入大量的辐照缺陷并与czsi中氧等杂质的相互作用为缺陷工程增添了新的内容,最近的研究表明,中子辐照能强烈地抑制硅片表面缺陷,促进了硅中氧沉淀,并使czsi中氧沉淀定量控制,定域分布,定型转化。从而可改善器件质量,使器件成品率大大提高,因此对NTDCZSi中辐照缺陷的性质,结构及与硅中杂质的相互作用的研究,无疑对解释NTDCZSi中其它实验事实,对改善VLSI器件的材料性能都会具有十分重要的意义。     

脉冲中子辐照在硅中引起缺陷的研究

研究了脉冲中子辐照的中子嬗变掺杂 (NTD)硅二极管中缺陷的形成及其退火特征 ,并与热中子辐照样品进行了比较。深能级瞬态谱仪 (DL TS)测量表明硅中主要存在五类电活性缺陷 :氧空位 E1(Ec- 0 .19e V) ,不同荷电态的双空位 E2 (Ec- 0 .2 8e V)和 E4 (Ec- 0 .4 0 e V) ,双空位与氧杂质相结合的络合物 E3 (Ec- 0 .31e V) ,以及与样品材料原生缺陷有关的辐照感生缺陷 E5(Ec- 0 .4 8e V)。实验结果表明 ,脉冲中子辐照由于其高的中子能量和辐照剂量率 ,导致复杂络合物的浓度高于简单缺陷浓度。进一步 4 0 0℃温度以下退火实验显示了缺陷的分解和重建过程     

高能粒子辐射直拉硅中辐照缺陷的控制

受高能粒子辐射,在直拉硅中会产生各种辐照缺陷,对硅及硅基器件的性能产生不利的影响,对辐照缺陷的控制可以增加硅的辐照稳定性。     

中子辐照砷化镓的快速退火行为的正电子寿命研究

用正电子湮没技术研究了中子辐照半绝缘ＧａＡｓ的快速退火行为。结果表明：辐照引入的空位缺陷浓度与辐照剂量有关。退火过程中的空位团的分解和聚合与退火温度和辐照剂量关。     

热预处理对中子辐照直拉硅中热施主的影响

对快中子辐照的直拉硅分别进行了650 ℃和120 ℃快速(RTP)预热处理.450 ℃下不同时间热处理激发热施主,通过四探针测量电阻率和载流子浓度的变化规律,应用傅里叶红外光谱(FTIR)测量间隙氧含量的变化.实验表明经650 ℃预热处理,使辐照样品热施主的形成受到了抑制;Ar气氛RTP预处理条件下,随辐照剂量的增加热施主形成的总量会不断下降.N2气氛RTP预处理,使未辐照样品的热施主形成被抑制,气氛对辐照样品热施主的形成没有明显的影响.     

热预处理对中子辐照直拉硅中热施主的影响

对快中子辐照的直拉硅分别进行了650 ℃和120 ℃快速(RTP)预热处理.450 ℃下不同时间热处理激发热施主,通过四探针测量电阻率和载流子浓度的变化规律,应用傅里叶红外光谱(FTIR)测量间隙氧含量的变化.实验表明经650 ℃预热处理,使辐照样品热施主的形成受到了抑制;Ar气氛RTP预处理条件下,随辐照剂量的增加热施主形成的总量会不断下降.N2气氛RTP预处理,使未辐照样品的热施主形成被抑制,气氛对辐照样品热施主的形成没有明显的影响.     

中子辐照的单晶硅参数研究

在不同温度和红外光照下，测量了经中子辐照的单晶硅表面光电压，确定了其深能级的位置和少子扩散长度；由双能级复合理论，推导了中子辐照单晶硅的深能级复合中心和寿命的计算公式；计算了热中子辐照和高能中子辐照单晶硅后的深能级密度、费米能级和其他有关重要参数。     

氮化镓基白光发光二极管的快中子辐照效应

对注入量为 1×10¹⁴cm^-2 的快中子(1.2 MeV)对氮化镓(GaN)基白光发光二极管(LED)器件的辐照效应进行研究。通过测量和分析器件的电致发光谱(EL)、光功率-电流(L-I)和电流-电压(I-U)特性,发现器件辐照后光功率降低,而 EL 谱形状几乎没有变化,表明该注入量的中子辐照主要对器件中的蓝光 LED 芯片造成了损伤。进一步分析发现,中子辐照导致蓝光 LED 量子阱中产生大量非辐射复合中心,增加了漏电流并减小了量子阱中载流子密度,从而降低 LED 的输出光功率。由此,在原有 GaN 基蓝光 LED 等效电路模型的基础上,加入由中子辐照导致的影响因素,不仅有助于理解中子辐照对 LED 光功率的衰退影响机理,还为预测辐照后光功率的变化提供了可行性。     

硅中注入氢后形成的稳定性缺陷

本文对硅中注入质子(氢离子)所形成的缺陷进行了研究,发现注入氢的硅先经600℃处理较长时间后,再经高温处理可形成热稳定性很大的缺陷,而同样条件的样品直接经高温处理后,则看不到形成的稳定性缺陷,这说明600℃的长时间退火对形成的稳定性缺陷起着关键的作用.     

晶体硅中氢钝化硼的机理

利用量子化学近似计算方法MNDO和红外光谱法研究了晶体硅中氢和硼的相互作用.结果表明,原子氢束缚在离代位硼原子约1.25A的球面能谷中,可绕硼转动,形成一个动态的硼-氢复合体,从而钝化硼.B-H对的动态性质导致对应的1875cm~(-1)红外吸收峰的宽化,这种状态可保持到10K.     

晶体硅中缺陷和沉淀的红外扫描仪研究

晶体硅中的杂质或缺陷会显著地影响各种硅基器件的性能.通过红外扫描仪观察晶体硅中的晶界、位错和不同金属沉淀的分布和形貌,并分析其相关信息.与传统研究手段相比,红外扫描仪不仅可以直接观察到体内的缺陷或沉淀,而且不会破坏样品.     

光致发光技术在Si基太阳电池缺陷检测中的应用

太阳电池的缺陷往往限制了其光电转化效率和使用寿命。利用光致发光原理获取晶体Si太阳电池的荧光照片,用以诊断其缺陷。外界的光能在Si中被吸收,产生非平衡少数载流子,而一部分载流子的复合是以发光形式来完成的。发出的光子可以被灵敏的CCD相机获得,得到太阳电池的辐射复合分布图像。这种光强分布反映出非平衡少数载流子的数目分布,裂痕和缺陷处表现为较低的光致发光强度。这里关注的是单晶Si太阳电池的检验。在室温条件下电池的裂痕和缺陷可以快速予以检测,验证了"光致发光效应"有潜力成为流水线式检测产品的手段。     

硅外延反应器中氢与石墨热化学反应的研究

在氢气中,石墨在高温下不是一种化学稳定的物质.本文叙述在开管系统条件下,用气相色谱分析的方法对硅外延系统中氢与石墨的热化学反应产物作了检测.实验结果表明,在1050～1250℃外延温度范围内可明显地观察到甲烷、乙炔、乙稀等碳氢化合物,它们在H_2中浓度有的可达几十ppm~*.在整个外延生长过程中,特别是在生长起始阶段,这些反应产物有可能对H_2带来沾污,并对外延晶体完整性产生一定影响.文中也报道了石墨基座在不同涂层材料如硅、碳化硅等包涂条件下,氢与石墨反应产物相应减少的结果.     

晶体硅中的铁沉淀规律

研究了在直拉单晶硅和铸造多晶硅中经1100℃热处理快冷或慢冷条件下所形成的铁沉淀规律及其对少数载流子扩散长度的影响.红外扫描仪照片显示在直拉单晶硅中慢冷却形成的铁沉淀密度较低,而且其尺寸较大;在铸造多晶硅中,铁易在晶界上沉淀,沉淀规律也依赖于冷却速度.表面光电压仪测试结果表明:无论在直拉单晶硅材料中还是在铸造多晶硅材料中,快冷形成的铁沉淀对少数载流子扩散长度影响更大.实验结果可以用铁沉淀生成的热力学和动力学规律解释.     

晶体硅中的铁沉淀规律

研究了在直拉单晶硅和铸造多晶硅中经110 0℃热处理快冷或慢冷条件下所形成的铁沉淀规律及其对少数载流子扩散长度的影响.红外扫描仪照片显示在直拉单晶硅中慢冷却形成的铁沉淀密度较低,而且其尺寸较大;在铸造多晶硅中,铁易在晶界上沉淀,沉淀规律也依赖于冷却速度.表面光电压仪测试结果表明:无论在直拉单晶硅材料中还是在铸造多晶硅材料中,快冷形成的铁沉淀对少数载流子扩散长度影响更大.实验结果可以用铁沉淀生成的热力学和动力学规律解释     

Structure-Induced Stability in Sinuous Black Silicon for Enhanced Hydrogen Evolution Reaction Performance

Clean energy infrastructures of the future depend on efficient, low-cost, long-lasting systems for the conversion and storage of solar energy. This is currently limited by the durability and economic viability of today's solar energy systems. These limitations arise from a variety of technical challenges; primarily, a need remains for the development of stable solar absorber–catalyst interfaces and improved understanding of their mechanisms. Although thin film oxides formed via atomic layer deposition have been widely employed between the solar absorber–catalyst interfaces to improve the stability of photoelectrochemical devices, few stabilization strategies have focused on improving the intrinsic durability of the semiconductor. Here, a sinuous black silicon photocathode (s-bSi) with intrinsically improved stability owing to the twisted nanostructure is demonstrated. Unlike columnar black silicon with rapidly decaying photocurrent density, s-bSi shows profound stability in strong acid, neutral, and harsh alkaline conditions during a 24-h electrolysis. Furthermore, scanning transmission electron microscopy studies prior to and post electrolysis demonstrate limited silicon oxide growth inside the walls of s-bSi. To the authors’ knowledge, this is the first time structure-induced stability has been reported for enhancing the stability of a photoelectrode/catalyst interface for solar energy conversion.     

晶态半导体中氢的行为

<正> 近年来,氢在晶态半导体中的作用受到愈来愈多的关注,主要是氢或其同位素不仅可以钝化半导体中广泛类别的深能级,还可钝化浅杂质;同时,氢的存在还在半导体中引入与氢有关的缺陷与深能级。另外,氢广泛存在于许多化学试剂及水中,其扩散系数又远大于其它许多杂质,因而氢普遍地存在于半导体之中,对半导体性质产生深刻影响。