基于原子层沉积技术制备氧化钽薄膜及其特性研究

本工作以单晶硅为衬底,乙醇钽和水分别为钽源和氧源,研究原子层沉积技术制备氧化钽薄膜的工艺,考察了乙醇钽温度、衬底温度、脉冲时间等工艺条件对氧化钽薄膜的生长速率、粗糙度和表面形貌等特性的影响.通过椭偏仪、原子力显微镜、扫描电子显微镜以及高分辨X射线光电子能谱测试分析表明,制备获得的氧化钽薄膜表面光滑,粗糙度小于1 nm,薄膜生长速率受工艺参数的影响较大,其中在乙醇钽源瓶温度170℃、脉冲时间0.1 s以及衬底温度200℃时,氧化钽的生长速率为0.253?/cycle.本工作基于原子层沉积高性能氧化钽薄膜的工艺研究,将对氧化钽薄膜在介质材料、存储介质以及光学涂层等领域的应用奠定基础.     

集束型多层纳米薄膜沉积设备的研制

运用模块化的设计构想,将等离子体增强原子层沉积工艺单元、热型原子层沉积工艺单元,直流磁控溅射单元和射频磁控溅射工艺单元进行高度优化集成,研制了集束型多层纳米薄膜沉积设备。设备创新采用真空旋转传输平台,替代了传统集成设备的机械手结构,实现了样品在高真空(5×10^-5 Pa)中传输,而且传输速度快(2~3 s),有效地减少污染,保证样品表面物性的稳定。设备可在全真空的环境下,实现多层纳米薄膜的制备,同时可以对薄膜生长实现原子层精度的控制。设备的磁控溅射工艺平台可以安装金属掩膜板,直接制备图形薄膜。另外设备具有非常灵活的扩展性,针对薄膜工艺需求的不同,可以集成其他的薄膜制备工艺单元。     

表面配体对AgBiS2-PTB7杂化太阳电池性能的影响

基于胶体量子点活性材料的太阳电池目前面临的共性问题是量子点表面长碳链配体不导电,极大限制了载流子的传输和器件性能。对AgBiS2胶体量子点活性层采用固态配体交换方法,用不同短链配体对长链的油酸配体进行交换,讨论了不同配体交换对材料能级和器件关键参数的影响。结果表明,不同配体置换长链配体的能力不同,配体交换不仅有效提升了薄膜的电荷传导和钝化量子点的表面缺陷,还实现了对量子点材料能级的有效调节。解释了表面配体对量子点太阳电池性能影响的作用机理。为进一步提升胶体量子点太阳电池性能提供了有效方案。     

PC控制技术在ALD系统中的应用研究

针对当前国内原子层沉积（ALD）控制系统中存在硬件结构兼容性较差、数据交换及数据处理能力较弱等问题。通过分析ALD薄膜生长工艺特点,选定系统硬件配件,确定系统控制结构,设计出基于PC控制的ALD系统。系统采用Beckhoff工业PC作为主控制器,运用EtherCAT现场总线技术进行控制器与I/O模块之间的数据传输与交换,利用TwinCAT控制软件控制整个系统的运行。新系统在现场运行结果表明：该系统功能完善,实时性强,运行稳定,工艺结果能够达到半导体薄膜工艺标准。基于PC控制的ALD系统,对于实现薄膜生长的自动化具有重要意义,为PC控制应用于薄膜生长提供了指导。     

原子层沉积技术生长单质钨薄膜

采用热型原子层沉积(ALD)技术在单晶硅基底上成功制备了单质钨薄膜。利用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、掠入射X射线衍射仪(GIXRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)、四探针测试仪对样品的生长速率、晶体结构、薄膜成分以及电阻率进行了表征和分析。结果表明,热型原子层沉积技术生长单质钨薄膜的温度窗口为200～250℃,生长的薄膜呈多晶态,由较小粒径的颗粒组成,具有(210)晶面择优取向。XPS测试表明薄膜中W 4f_7/2、W 4f_5/2及W 5p_3/2的特征峰分别位于31.5～31.6、33.5～33.7及36.9～37.1 eV结合能位置处,主要含有W、C、O等元素。生长的单质钨薄膜为β相钨,电阻率为1.6×10^-4～3.0×10^-4Ω·cm。     

机器学习在化学气相沉积中的应用研究进展

化学气相沉积技术是一种近几十年发展起来的制备无机材料的化工技术。随着机器学习技术的发展,其在化学气相沉积领域也发挥着不小的作用。基于此,本文概述了化学气相沉积的原理与机器学习的发展历程,分析了机器学习在化学气相沉积中的典型应用,总结并分析了未来应用的发展趋势。     

红外加热吸附反应外延系统的温度均匀性研究

为指导全新的吸附反应外延技术ARE(Absorption Reaction Epitaxy, ARE)设备红外热源的设计,分析在真空腔室中红外管阵列的热流分布。通过对灯管阵列灯管数量、灯管间距、灯阵与硅片之间距离等设计参数。采用COMSOL Multiphysics软件进行仿真模拟,研究了以红外为热源的设备腔室及硅片温度场分布情况,实测硅片表面温度及均匀性与仿真基本吻合。结果表明在保证源在硅片表面良好扩散效果的同时,当灯管阵列灯管长度为200 mm,数量为11根,间距10 mm,距离硅片15 mm时硅片表面温度不均匀度达到0.683%,满足红外加热吸附反应外延工艺需求,可为ARE红外热源及腔室设计提供参考。