一种新型Si电子束蒸发器的研制及其应用研究

我们成功地设计出一种新型的Si电子束蒸发器,并将它应用于Ge/Si(111)量子点的生长.由于采用悬臂式设计,它完全克服了高压短路的问题.电子束蒸发器的性能试验表明,稳定输出功率可以控制输出稳定的Si束流.应用这种电子束蒸发器可以在700 ℃,成功沉积出平整的单晶Si薄膜.进一步的试验表明,在这种缓冲层表面可以自组装生长出Ge量子点.     

退火条件对Sn量子点生长和红外光学性质的影响

首次采用固相外延生长技术在Si(001)表面直接生长Sn量子点,并应用原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD)和同步辐射傅里叶红外光谱(FTIR)研究了退火条件对量子点样品的表面形貌、结晶性和红外光学性质的影响.AFM结果表明,随着退火温度的升高和退火时间的延长,量子点的平均尺寸变大,面密度减小.XRD结果显示,外延得到的Sn量子点为四方结构的β-Sn,与衬底的相对取向为Sn(110)//Si(001).由于β-Sn量子点的尺寸仍较大,同步辐射FTIR谱中没有观察到量子点的特征吸收峰.     

Sn量子点的研究进展

Sn量子点可用于制作单电子器件、高密度存储单元、红外探测器以及发射器等,具有重要的研究意义.介绍了离子注入、分子束外延、磁控溅射和固相外延等各种制备Sn量子点的生长技术,综述了Sn量子点的光学性质、电学性质以及理论计算研究结果,指出了Sn量子点研究面临的关键问题以及研究方向.     

SiO2/Si(111)表面Ge量子点的生长研究

Si衬底用化学方法清洗后,表面大约残余1.0 nm厚SiO2薄膜.利用原子力显微镜(AFM)和反射高能电子衍射(RHEED)来研究温度和Ge蒸发厚度对在SiO2薄膜表面生长的Ge量子点的影响.实验结果表明,当衬底温度超过500 ℃时,SiO2开始与Ge原子发生化学反应,并形成与Si(111)表面直接外延的Ge量子点.在650 ℃时,只有Ge的厚度达到0.5nm时,Ge量子点才开始形成.     

SiO2/Si(111)表面Ge量子点的生长研究

Si衬底用化学方法清洗后,表面大约残余1.0 nm厚SiO2薄膜.利用原子力显微镜(AFM)和反射高能电子衍射(RHEED)来研究温度和Ge蒸发厚度对在SiO2薄膜表面生长的Ge量子点的影响.实验结果表明,当衬底温度超过500 ℃时,SiO2开始与Ge原子发生化学反应,并形成与Si(111)表面直接外延的Ge量子点.在650 ℃时,只有Ge的厚度达到0.5nm时,Ge量子点才开始形成.     

湿化学法制备氧化硅超薄膜及其成份和厚度的SRPES测定

用C2H5OH溶液氧化H钝化的Si表面(H-Si)得到一层氧化硅超薄膜.原子力显微镜(AFM,Atomic Force Microscope)的结果显示,氧化前后的表面均非常平整.同步辐射光电子能谱(SRPES,Synchrotron Radiation Photoelectron Spectroscopy)的测试结果表明,氧化膜的主要化学成份为SiO2,其平均厚度为0.24 nm.衬底温度为500℃时,在此氧化膜表面制备出面密度达9.5×1010 cm-2,尺寸集中为(25±5)nn的Ge量子点.初步的生长实验表明,湿化学法制备的氧化硅超薄膜作为外延衬底,可减小Ge量子点的尺寸,提高其面密度.     

Si(111)衬底上6H-SiC薄膜的低压化学气相外延生长与表征

在Si(111)衬底上,采用SiH4-C3H8-H2气体反应体系,通过低压化学气相沉积(LPCVD)工艺外延出结晶质量良好的SiC薄膜.低温光致发光谱表明该薄膜属于6H-SiC多型体.X射线衍射图表明该薄膜具有高度的择优取向性.扫描电子显微镜图表明该薄膜由片状SiC晶粒组成.拉曼光谱和透射电子衍射谱的结果进一步表明该薄膜具有较高的结晶质量.对Si(111)衬底上6H-SiC薄膜的生长机制进行了初步探讨.     

Si(111)衬底上3C-SiC的固源MBE异质外延生长

国内首次利用固源分子束外延(MBE)技术,在衬底温度为1100℃时,以Si(111)为衬底成功地外延生长出了3C-SiC单晶薄膜。通过X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)以及原位反射高能电子衍射(RHEED)等手段研究了外延薄膜的晶型、结晶质量、外延膜与衬底的外延取向关系,并考察了薄膜制备过程中衬底的碳化对薄膜质量的影响。结果表明,外延膜与衬底晶格取向完全一致;碳化可以减小SiC和衬底Si之间的晶格失配、释放应力、引入成核中心,有利于薄膜单晶质量的提高;碳化温度存在最佳值,这一现象与成核过程有关。     

一种硅表面化学清洗方法

本文介绍了一种温和简洁的硅表面化学清洗方法，它主要包括H2SO4：H2O2溶液清洗和HF：C2H5OH刻蚀两个过程。清洗前后的硅表面用原子力显微镜（AFM）、X射线光电子能谱（XPS）和反射高能电子衍射（RHEED）等技术进行表征。结果表明，运用此方法能得到平整清洁的Si表面。为了延缓H-Si表面在空气中被氧化的速率和防止杂质污染，我们提出用无水乙醇（C2nsOH）来保护H-Si表面。300℃除气前后XPS的对比结果表明，清洗后的Si表面不存在B，但吸附少量F，以及化学吸附和物理吸附都存在的C和O。根据Si2p芯能级的同步辐射光电子能谱（SRPES），可以确定Si氧化物薄膜的厚度只有一个单层，经1000℃退火25min后，XPS和SRPES的结果表明Si表面已经非常清洁，并且出现了两个Si的表面态。     

液相过程制备的CdTe/Al 肖特基纳米晶太阳电池对烧结温度的依赖性研究

本文研究了烧结温度对液相过程制备的碲化镉(CdTe) 纳米晶薄膜性质的影响,以得到最优性能的CdTe/Al 肖特基纳米晶太阳电池。在AM 1.5 条件下,由350℃ 烧结的CdTe 薄膜制作太阳电池得到了2.67% 的最高效率。 当烧结温度增加到350℃ 时,薄膜中纳米晶尺寸明显增加。烧结温度在200℃ 到400℃ 范围内时,短路电流随温度增加而不断增加,但是,过度的烧结 (450℃) 处理会引起太阳电池的短路。