纳米硅／氧化硅体系光致发光机制

实际研究的多孔硅几乎都是氧化程度不同的氧化多孔硅，它与另一大类硅基发光材料纳米硅镶嵌氧化硅有相似的结构和发光特徵．两者都是由大量为氧化硅所包裹的纳米硅组成，可统称为纳米硅／氧化硅体系．它是当前研究最多并被普遍认为很有希望的硅基发光材料体系．本文主要讨论纳米硅／氧化硅体系光致发光的机制，文中扼要介绍了我自己所在的研究小组近十几年来的一些相关研究工作．     

分子束外延CdTe（211）B／Si复合衬底材料

报道了用MBE的方法，在3英寸Si衬底上制备ZnTe／CdTe（211）B复合衬底材料的初步研究结果，该研究结果将能够直接应用于大面积Si基HgCdTe IRFPA材料的生长．经过Si（211）衬底低温表面处理、ZnTe低温成核、高温退火、高温ZnTe、CdTe层的生长研究，用MBE方法成功地获得了3英寸Si基ZnTe／CdTe（211）B复合衬底材料．CdTe厚度大于10μm，XRD FWHM平均值为120arc sec，最好达到100arc sec，无（133）孪晶和其他多晶晶向．     

GaAs分子束外延中硅阶梯掺杂优化及C-V测量

以硅作为砷化镓分子束外延（MBE）生长中的n型掺杂剂，为了确定硅的掺杂浓度，在一片GaAs半绝缘衬底上生长多个GaAs处延层，每一层中进行不同浓度的Si掺杂，然后用电化学C—V的方法确定各层中的载流子浓度，一次性得到了不同Si掺杂浓度与Si炉的温度之间的关系曲线。本文还介绍了如何采用控制生长的条件得到陡峭的界面，使不同掺杂浓度的层与层之间的界面变化非常明显。     

燃料电池技术采用硅微结构

针对甲醇燃料电池的不足，燃料电池开发商Neah Power Systems公司（位于美国华盛顿州Bothell）研制的一种硅电极架构改进了基于PEM的传统器件所采用的聚合物隔膜，该技术制成了一种由排满催化剂分子的5μm细孔所组成的蜂房结构，从而形成了一个约400μm深的3D构造，而相比之下，传统的燃料电池隔膜厚度则达10μm。     

钝化多孔硅的光致发光

选用含有胺基的正丁胺(CH3CH2CH2CH2-NH2)作碳源,采用射频辉光放电法制备碳膜对多孔硅进行碳膜钝化,其光致发光谱和存放实验表明:正丁胺对多孔硅进行钝化是一种十分有效的多孔硅后处理途径.研究了钝化多孔硅的光致发光谱随钝化温度和钝化时间的变化关系,其结果显示:通过调节钝化条件可实现钝化多孔硅最大的发光效率和所需要的发光颜色.     

掺锗CZSi原生晶体中氧的微沉淀

利用锗硅单晶(锗浓度约为1019cm-3)切制成的籽晶和一般无位错硅单晶生长的缩细颈工艺以及从晶体头部至尾部平稳降低拉速的工艺,生长了直径为60、50和40mm,掺锗量为0.1%和0.5%(锗硅重量比)的锗硅单晶.利用化学腐蚀-金相显微镜法、扫描电子显微镜(SEM)能谱分析和X射线双晶衍射等方法观测了掺锗硅的原生晶体中缺陷及氧的沉淀的状况.发现用CZ法生长的锗硅原生晶体与常规工艺生长的CZSi晶体不同,体内存在着较高密度的氧微沉淀.在晶体尾部,由于锗的分凝使熔体中锗高度富集,出现了"组分过冷"现象,在晶粒间界应力较大处有锗的析出并出现了枝状结晶生长.晶体中高密度氧的微沉淀经过1250℃热处理1h后会溶解消失.     

磁悬浮球系统中光电传感器的研究与设计

主要针对磁悬浮球系统中非接触式位移检测,依据感光器件的光伏效应原理,阐述了非接触式光电传感器的研究与设计,实现了光电信号测量微位移。通过磁悬浮球实验研究表明该传感器的精度(0.01mm)和响应速度(<0.1ms)均达到预期要求,从而给出了一种方便、低成本的位移检测方法。     

体微加工技术在MEMS中的应用

微机电系统(MEMS)技术的基础是由微电子加工技术发展起来的微结构加工技术，包括表面微加工技术和体微加工技术。其中体微加工技术是微传感器、微执行器制造中最重要的加工技术。该文主要介绍以加工金属、聚合物以及陶瓷为主的LIGA技术，先进硅刻蚀技术(ASE)和石英晶体深槽湿法刻蚀技术。最后给出用LIGA技术和牺牲层技术制作微加速度传感器的例子。     

镶嵌在超薄SiO2层中的纳米硅的库仑阻塞现象

采用等离子体氧化和逐层(layer by layer)生长技术在等离子体增强化学气相沉积 (PECVD)系统中原位制备了SiO2/nc-Si/SiO2的双势垒纳米结构,从nc-Si薄膜的喇曼谱中观察到结晶峰,估算出该薄膜的晶化成分和平均晶粒尺寸分别约为65%和6nm.通过对该纳米结构的电容-电压(C-V)测量,研究了载流子的隧穿和库仑阻塞特性.在不同测试频率的C-V谱中观测到了由于载流子隧穿引起的最大电容值抬升现象.通过低温低频C-V谱,计算出该结构中nc-Si的库仑荷电能为57meV.     

体硅衬底上的CMOS FinFET

介绍了一种制作在普通体硅上的CMOS FinFET.除了拥有和原来SOI上FinFET类似的FinFET结构,器件本身在硅衬底中还存在一个凹槽平面MOSFET,同时该器件结构与传统的CMOS工艺完全相容,并应用了自对准硅化物工艺.实验中制作了多种应用该结构的CMOS单管以及CMOS反相器、环振电路,并包括常规的多晶硅和W/TiN金属两种栅电极.分析了实际栅长为110nm的硅基CMOS FinFET的驱动电流和亚阈值特性.反相器能正常工作并且在Vd=3V下201级CMOS环振的最小延迟为146ps/门.研究结果表明在未来VLSI制作中应用该结构的可行性.