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.     

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.     

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.     

高性能纳米复合薄膜制备及其非线性光学性质研究

介孔薄膜是介孔材料中的一种重要材料形式.根据介孔基纳米复合薄膜制备科学及非线性光学性能研究现状,基于相似相容原理、离子交换、无电沉积、电沉积、沉积-沉淀等新方法设计在介孔薄膜中实现金属与半导体纳米粒子高效及高分散性组装的系列结果,重点分析了合成纳米复合薄膜材料的非线性光学性质,研究了外场环境,特别是强磁场条件下的热处理过程对纳米金负载介孔基纳米复合薄膜结构与非线性光学性质的影响.      

掺杂nc-Si:H薄膜中纳米硅晶粒的择优生长

发现PECVD生长的系列掺杂氢化纳米硅(nc-Si:H)薄膜中纳米硅晶粒(nc-Si)有择优生长的趋势.用Raman、XRD、AFM、HRTEM等方法研究其微观结构时发现:掺磷的nc-Si:H薄膜XRD 峰位的二倍衍射角约为33°.掺硼nc-Si:H薄膜的XRD峰位的二倍衍射角约为47°.用自由能密度与序参量的关系结合实验参数分析得到:较高的衬底温度引起序参量改变,使掺磷nc-Si:H薄膜中nc-Si的晶面择优生长.适当的电场作用引起序参量改变,导致掺硼nc-Si:H薄膜在一定的自由能密度范围内nc-Si的晶面择优生长.      

SIMOX样品导电类型反型的研究

氧离子注入Ｐ型（１００）单晶硅形成ＳＩＭＯＸ样品，经俄歇电子能谱、扩展电阻仪测试，形成了ＳＯＩ结构；经霍尔测试仪测试，制备的ＳＩＭＯＸ样品表层硅膜反型为Ｎ型导电类型，ＳＩＭＯＸ样品的反型是硅中的氧施主所致，由近自由电子的类氦模型计算，氧施主电离能力为０．１５ｅＶ，该值与早期文献报道的实验值一致。     

组合材料芯片技术应用及Zn-Al合金镀层材料优选

基于组合材料芯片技术原理,通过离子束溅射方法,在低碳钢基片上快速制备了全组份范围的二元Zn-Al薄膜材料样品库,研究了不同热处理条件对薄膜组份互扩散过程的影响.使用XRD及EDS等手段表征薄膜的成分和结构,并采用原子力显微镜和透射电了显微镜观察形貌;使用纳米压痕仪测试材料芯片样品的压痕硬度和弹性模量;使用电化学方法测试平衡电位和极化电阻.在获得薄膜材料样品组成-结构-性能(力学性能和耐腐蚀性能)关联特性的基础上,对具有良好力学性能和耐腐蚀性能的二元Zn-A1合金镀层材料提出了成分设计和优化方案,即选择兼具良好力学性能和耐蚀性能的Al-Zn镀层材料,成分配比应控制为约30at%Zn含量.     

基于电子束蒸发沉积的曲面纳米薄膜均匀性研究

半球谐振子金属化是半球谐振陀螺研制过程中的重要环节，针对半球表面薄膜制备均匀性难以实现的问题，提出了一种将薄膜沉积实验和光学模拟相结合的方法。本文采用电子束蒸发技术在半球上沉积Au薄膜，利用台阶仪测量球面上不同位点的薄膜厚度，将平面上的膜厚等效为半球曲面上的膜厚，研究球面薄膜的均匀性，得出了在半球内外表面上薄膜的膜厚分布；同时对薄膜沉积均匀性进行光学模拟，将半球探测器上辐照度等效为实验中沉积所得到的薄膜厚度，计算得出的半球探测器上辐照度分布与实验测量结果一致性较好，可为半球谐振子纳米薄膜的均匀性制备提供理论基础。     

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.     

高垂直度和低沉积的MEMS陀螺梳齿结构释放工艺

梳齿型微机电系统（MEMS）陀螺的释放要求结构具有垂直度高、释放过程沉积聚合物少的特点,通过优化深硅刻蚀的工艺参数,包括钝化气体八氟环丁烷（C4F8）的流量、衬底温度、刻蚀气体六氟化硫（SF6）的流量和钝化气体C4F8的压力,实现了结构垂直度为90.0°、支撑层表面沉积物厚度为87.1nm的梳齿结构释放工艺。深硅刻蚀工艺的优化为高性能MEMS陀螺的加工提供了基础。     

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。     

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.      

球粒陨石中单球粒硅含量测定及其意义

本工作采用14MeV中子活化分析方法,测定了20个单球粒及全岩的硅含量.结果表明:E、H、L、LL群石陨石中单球的硅含量均高于全岩的硅含量;全岩硅含量,按E、H、L、LL的次序,有逐步增高的趋势;非磁性单球硅含量,在普通球粒陨石中,按H、L、LL次序逐步增高.单球中硅含量高于全岩,间接证明凝聚形成球粒稍早于基质.      

基于紫外纳米压印光刻的氟化混合物模板制备

不同特征尺度和不同周期的氟化混合物软复制模板通过使用硅主模板和紫外纳米压印光刻技术制备而成。与聚二甲基硅氧烷和其它聚合物材料比较,此处使用的光刻胶拥有优良的性能,比如优良的机械强度,低表面能和良好的热稳定性。在紫外和热纳米压印工艺中,主模板被用作印章。实验结果表明,转移到基底上的图案与主模板非常一致。所制备的氟化混合物复制模板不仅仅适合紫外纳米压印,也适用于热纳米压印,并且所加工的复制模板还被用于制备光电器件以实现传感、成像、探测、通信和数据存储等领域中的相关功能。     

SOI/SIMOX-CMOS器件的研究

研究SOI-SIMOX(Silicon On Insulation-Separation by Implanted Oxygen)材料及SIMOX-CMOS器件.高能大剂量(170keV,1.5×10¹⁸/cm²)氧离子注入到P型(100)单晶Si衬底,再经高温长时间(1300℃,6h)退火,形成SIMOX结构材料.经测试,SIMOX表层单晶硅膜反型为N型,研究表明,这是由于在制备SIMOX的工艺中,残留在SIMOX表层硅膜内的氧离子起施主作用所致,并计算出氧杂质在硅中的施主电离能,其值为0.15eV.采用SIMOX材料研制了MOSFET及CMOS三3输入端与非门电路,并介绍了研制SIMOX-CMOS器件的主要工艺.