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低熔点合金衬底上CVD法生长石墨烯

以CH4为气态碳源,不同组分的In基合金为衬底,用CVD法进行石墨烯生长的研究结果.用光学显微镜,拉曼光谱,场发射扫描电镜对生长的薄层进行了表征.结果显示在熔融态金属Cu-In合金上成功制备了石墨烯薄膜,“表面催化”型金属Cu的加入In使金属表面形核点增多,合金表面石墨烯的生长速度提高,但石墨烯质量下降;“溶解析出”型金属Ni与低熔点金属In组成的合金催化性能有明显的增强,在极短的时间内堆积成石墨“块”;金属Sn不具备明显的催化生长石墨烯的能力,导致了Sn-In合金衬底上石墨烯的生长与纯In类似,Sn的影响作用较弱.

关键词: 石墨烯 , Cu-In合金 , 化学气相沉积

热丝CVD法在单晶硅衬底上低温外延生长Si和Ge薄膜的研究

黄海宾 , 沈鸿烈 , 唐正霞 , 吴天如 , 张磊

人工晶体学报

采用热丝CVD法在单晶Si衬底上进行了Si和Ge 薄膜的低温外延生长,用XRD和Raman谱对其结构性能进行了分析.结果表明:在衬底温度200 ℃时,Si(111)单晶衬底上外延生长出了Raman峰位置为521.0 cm-1;X射线半峰宽(FWHM)为5.04 cm-1.结晶质量非常接近于体单晶的(111)取向的本征Si薄膜;在衬底温度为300 ℃时,在Si(100)单晶衬底上异质外延,得到了Raman峰位置为300.3 cm-1的Ge薄膜,Ge薄膜的晶体取向为Ge(220).研究表明热丝CVD是一种很好的低温外延薄膜的方法.

关键词: 热丝CVD , 低温外延 , 单晶Si衬底 , Si膜 , Ge膜

铝诱导纳米硅制备大晶粒多晶硅薄膜的研究

方茹 , 沈鸿烈 , 吴天如 , 刘斌 , 沈剑沧

人工晶体学报

本文以超白玻璃为衬底,利用热丝化学气相沉积和磁控溅射法制备了Glass/nc-Si/Al的叠层结构,然后置于管式退火炉中在H2气氛下进行5h诱导晶化,用XRD、光学显微镜、扫描电镜和拉曼光谱对样品进行了表征.结果表明所有样品都是有(111)择优取向的多晶硅薄膜,在425℃诱导时,多晶硅晶粒尺寸最大达400 μm,但薄膜不连续；随着诱导温度升高到450℃,样品表面已形成了连续的多晶硅薄膜,但晶粒尺寸有所减小；475℃下诱导获得的最大晶粒尺寸约为200μm,此时多晶硅薄膜的结晶质量更好.还从动力学的角度分析了铝诱导纳米硅的晶化机理.

关键词: 大晶粒 , 多晶硅薄膜 , 铝诱导 , 纳米硅

抛光铜箔衬底上石墨烯可控生长的研究

孙雷 , 沈鸿烈 , 吴天如 , 刘斌 , 蒋烨

人工晶体学报

本文报导以固态聚苯乙烯为碳源,经机械抛光和电化学抛光双重处理的铜箔为衬底,用CVID法进行石墨烯可控生长的研究结果.用光学显微镜、原子力显微镜、拉曼光谱、光透射谱、扫描隧道显微镜和场发射扫描电镜对生长的石墨烯进行了表征.研究发现经过抛光处理的铜箔由于其平整的表面和很低的表面粗糙度,在其上生长的石墨烯缺陷少,结晶质量高.而未经抛光处理的铜箔在石墨烯生长过程中,铜箔不平整的表面台阶会破坏其上生长的石墨烯的微观结构,在生长的石墨烯二维结构中产生高密度晶界和缺陷.还在双重抛光处理的铜箔上实现了石墨烯的层数可控生长,结果表明固态碳源聚苯乙烯的量为15 mg时可生长出单层石墨烯,通过控制固态源重量得到了1～5层大面积石墨烯.

关键词: 固态碳源 , 机械抛光 , 电化学抛光 , 石墨烯 , 可控生长

热丝CVD工艺参数对GeSi薄膜键结构影响的研究

黄海宾 , 沈鸿烈 , 吴天如 , 张磊 , 岳之浩

功能材料

对高H2稀释比条件下热丝CVD法制备GeSi薄膜的工艺参数对薄膜的键结构的影响进行了研究.用Raman谱和FT-IR谱对薄膜中非极性键(Ge-Ge、Ge-Si和Si-Si)相对含量的变化和极性键(Ge-H、Ge-H2、Si-H等H键)相对含量的变化进行了分析.研究结果表明,热丝CVD工艺参数对制备的GeSi薄膜中非极性键和极性键的影响规律是不同的.热丝温度和锗烷硅烷流量比(RS/G)对非极性键相对含量的变化均有影响.随着热丝温度上升Ge-Si和Si-Si相对含量均增加.随着RS/G增加Si-Si相对含量一直增加,Ge-Si相对含量先增加,当RS/G＞1.4时开始下降.但热丝温度和RS/G对H键的影响规律有很大不同:随着RS/G增加,Si-H键的相对含量增加,Ge-H和Ge-H2键的相对含量减少,而热丝温度对H键相对含量基本无影响.

关键词: 热丝CVD , 锗硅薄膜 , 键结构 , 热丝温度 , 锗烷硅烷流量比

热丝CVD法制备a-Si1-xCx薄膜的光电性能研究

程彬 , 沈鸿烈 , 吴天如 , 丁滔 , 肖少文 , 陆婷

人工晶体学报

本文以硅烷、乙炔和氢气为气源,采用热丝CVD法制备了非晶碳化硅薄膜.通过FITR、紫外-可见光分光光度计、四探针仪、台阶仪和霍尔效应测试仪对薄膜的光学和电学性能进行了系统的研究.结果表明,随着乙炔气体流量的增加,薄膜中碳含量和薄膜光学带隙呈现逐渐递增的趋势,其中光学带隙由1.7 eV上升到2.1 eV.同时还发现B掺杂薄膜的空穴浓度随着B2H6与硅烷流量比的增大而显著增大,而霍尔迁移率的变化趋势则与空穴浓度的变化趋势相反,与二者对应的总体效果是薄膜的电阻率首先显著下降,然后缓慢下降至最小值1.94Ω·cm,此后电阻率略有上升.

关键词: 热丝CVD , 非晶碳化硅 , 光电性能

灯丝温度对热丝CVD法制备p型氢化纳米晶硅薄膜微结构与光电性能的影响

潘园园 , 沈鸿烈 , 张磊 , 吴天如 , 江丰

人工晶体学报

本文采用热丝化学气相沉积法在不同灯丝温度(1650 - 1850℃)下沉积了p型氢化纳米晶硅薄膜,研究了灯丝温度对薄膜微结构、光学性能及电学性能的影响.结果表明,随着灯丝温度的升高,薄膜的晶化率先增大后略微减小,最大值是55.5％.载流子浓度和霍尔迁移率先分别从5×1017 cm-3和0.27 cm2/V·s增加到1.32×1020 cm-3和0.43 cm2/V·s后略微减小,同时电导率从0.02 S/cm显著增加到8.95 S/cm,而电导激活能则从271.5 meV急剧减小至25 meV.

关键词: 灯丝温度 , 氢化纳米晶硅 , 热丝化学气相沉积 , 微结构 , 电学性能