掺磷纳米硅薄膜电导及压阻效应的研究

 研究了掺磷对纳米硅薄膜微结构和电学特性的影响.指出气相掺杂能使nc-Si:H膜中磷原子浓度达到原子分数5%的水平,掺杂效率可达η≈1.0%.掺磷后能使薄膜暗电导率提高两个数量级,达到σ=10^-1~10¹S·cm^-1,电导激活能ΔE=(1~6)×10^-2eV水平.掺磷能促使nc-Si:H膜更加有序化且晶粒尺寸变小,这有利于使纳米硅薄膜往应用方向发展.     

掺磷纳米硅薄膜的微结构

采用喇曼(Raman)散射谱、高分辨率电子显微镜(HRTEM)和原子力显微镜(AFM)对掺磷纳米硅薄膜的微结构进行了分析,并对纳米硅薄膜的传导机制进行了探讨.结果表明:掺磷纳米硅薄膜由尺寸为2～4*#nm的晶粒和2～3个原子层厚的非晶界面构成,计算得到薄膜的晶态比为40%～55%.与本征纳米硅薄膜相比,掺磷纳米硅薄膜晶粒尺寸和晶态比没有明显变化,电导率却提高了2个数量级.随着掺磷浓度增加,纳米硅薄膜的晶粒尺寸、晶态比及电导率逐渐增大.AFM观察表明掺磷纳米硅薄膜由尺寸介于15～20*#nm的团簇构成,团簇排列具有带状特征.     

掺杂纳米硅薄膜的生长特性

采用等离子增强化学气相沉积(PECVD)方法成功的沉积出掺杂(主要是磷、硼)纳米硅薄膜.探讨了各种生长工艺条件对掺杂纳米硅薄膜的结构与性能的影响及其规律.利用高分辨电镜(HREM)、Raman散射等手段对掺入不同杂质后的纳米硅薄膜的微结构进行初步研究,并从实验和理论上对掺杂纳米硅薄膜的生长特性进行了探讨.得出掺杂纳米硅薄膜具有与掺杂非晶硅薄膜和掺杂微晶硅薄膜不同的生长特性,即杂质原子绝大部分是非活性的,只有很少一部分在薄膜中起施主作用.大部分非活性的杂质原子存在于晶粒间界.     

硅基底上外延生长过渡金属硅化物薄膜的研究

过渡金属与硅的接触系统一直被人们所关注,是因为它们在界面处具有肖特基势垒的形成、过渡金属硅化物的外延生长、制作器件的稳定和耐高温等重要性.因此在硅基底上形成金属硅化物薄膜也被广泛应用于半导体工业.对硅衬底上蒸发的Cr、Fe、Mn薄膜进行热处理,通过固相反应法(SPR)制备过渡金属硅化物薄膜,即经过对过渡金属硅化物(薄膜)/Si系统进行各种温度、不同时间的热处理,制备出各种过渡金属硅化物薄膜.对于制成的各种硅化物薄膜,用X射线衍射法(XRD)和软X射线发射分光光谱法(SXES)对它们的组成成分进行了分析和确认.并且,由这两种分析方法表明:各种过渡金属硅化物薄膜在硅衬底上各形成了单一相的均匀层硅化物薄膜.     

PECVD法生长纳米硅薄膜的压敏特性

使用常规的ＰＥＣＶＤ（等离子体增强化学汽相沉积）沉积技术成功地制备出具有纳米相结构的硅薄膜，并研究了以玻璃和单晶硅为衬底材料的纳米硅薄膜的压阻特性，测得两种衬底材料制备的样品均有很高的压力灵敏度系数Ｋ，其值可以达到８０，退火后Ｋ值会增加，电阻随压力呈良好的线性关系，但有较大滞后，并对样品的受力情况及测试结果进行了简单的分析。本文对ｎｃ－Ｓｉ：Ｈ薄膜力敏器件的设计和制造将有重要的参考价值。     

纳米硅薄膜的氧化特性

将ｎｃ－Ｓｉ：Ｈ薄膜进行等离子和高温氧化处理，测量了样品的氢，氧含量，Ｒａｍａｎ谱，红外吸收谱，光致发光（ＰＬ），结果表明两种氧化方式都将氧掺入薄膜中，但不同处理方式氧在薄膜中的键合形式不同Ｒａｍａｎ谱表明氧化处理对薄膜中晶粒大小及晶态比没有影响，用晶粒－表面模型对氧化引起的光致发光（ＰＬ）蓝移进行了解释。     

具有不同等离子体β值的Hall MHD重联中的低频波研究

数值研究具有不同等离子体β值(等离子体热压与磁压之比)的Hall MHD重联过程.对于β值在0.5≤β≤6.5的算例,稳态重联率(6)A/(6)t|st为0.15≥(6)A/(6)t|st≥0.095.本文研究β值在上述范围内的Hall MHD重联中的波动.通过快速傅里叶变换(FFT),将平面外磁场By分量和xz平面内的速度分量vx,vz位于给定点的时间序列转换为功率谱.结果表明,By,vx,vz功率谱的频率范围为Ωci＜ω＜8Ωci,其中Ωci为离子回旋频率.随着β值增大,功率谱峰值能量降低,并且朝着低频端移动.对于电场E采用最小方差分析法(MVA)可以确定波的传播方向k,波矢k与局地磁场B之间的夹角α随β值增大而增大.对于β值最大的算例3(β=6.5),α＜28°.上述结果表明,k准平行于B.为了研究波的偏振特征,在垂直于k的平面内画出E的矢端图.三个算例的矢端图均表明,波动具有右旋偏振特征,在算例1(β=0.5)中矢端图为右旋椭圆偏振,而在算例2(β=2.5)和算例3(β=6.5)中矢端图变成复杂的右旋偏振图形,这些均为哨声波的典型特征.本文的研究为快速磁重联与哨声波之间提供了一种可能的联系.      

Invariant Modulation of IMF Clock Angle on the Solar Wind Energy Input into the Magnetosphere

By use of the global PPMLR Magnetohydrodynamics (MHD) model, a serial of quasisteady- state numerical simulations were conducted to examine the modulation property of the interplanetary magnetic field clock angle θ on the solar wind energy input into the magnetosphere. All the simulations can be divided into seven groups according to different criteria of solar wind conditions. For each group, 37 numerical examples are analyzed, with the clock angle varying from 0° to 360° with an interval of 10°, keeping the other solar wind parameters (such as the solar wind number density, velocity, and the magnetic field magnitude) unchanged. As expected, the solar wind energy input into the magnetosphere is modulated by the IMF clock angle. The axisymmetrical bell-shaped curve peaks at the clock angle of 180°. However, the modulation effect remains invariant with varying other solar wind conditions. The function form of such an invariant modulation is found to be sin(θ/2)2.70 + 0.25.      

微颗粒表面磁控溅射镀金属膜实验

采用磁控溅射方法,成功地在微颗粒表面沉积了金属铜膜和金属镍膜.利用光学显微镜(OM)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、能谱仪(EDS)、多功能扫描探针显微镜(SPM)、电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-AES)和光电子能谱仪(XPS)等测试仪器对其表面形貌、膜厚和组份进行了表征.重点讨论了不同的沉积条件对薄膜结晶的影响,并用X射线衍射仪(XRD)对其进行了表征.结果表明,溅射镀膜时,通过控制微颗粒的运动方式,可以在微颗粒表面镀上均匀性好、附着力强和致密性好的金属膜.溅射时间越长或溅射功率越大或装载量越少,都有利于薄膜结晶.      

平面工艺功率型半导体晶体管铝迁移实验

在平面工艺制造的功率型半导体晶体管芯片表面,发现高强度电场条件下存在跨越0.05 mm半绝缘硅带的铝迁移现象,对此开展了一系列实验研究. 通过开帽物理观察与分析、低温测试与烘干验证、迁移物质分析对比,确定了迁移现象中的迁移物质,同时分别取证环境温度、湿度、芯片表面污染物以及器件局部结构与此迁移现象的关联性,以此提出了迁移机理假说,为在不同的诱发条件下对此迁移机理进行确认和量化研究提供指导.