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掺磷nc-Si:H薄膜的微结构与光电特性

采用常规射频等离子体增强化学气相沉积方法,以高氢稀释的SiH4为源气体和以PH3为掺杂剂,制备了磷掺杂的氢化纳米晶硅薄膜.结果表明,薄膜的生长速率随PH3/SiH4流量比(Cp)增加而显著减小.Raman谱的研究证实,随CP增加,薄膜的晶化率经历了先增大后减小的过程,当C,=1.0％,晶化率达到最大值45.9％.傅里叶变换红外吸收谱测量结果显示,薄膜中的H含量在CP=2.0％时达到最低值9.5％.光学测量结果表明,本征和掺P的氢化纳米晶硅薄膜在可见光谱范围呈现出良好的光吸收特性,在0.8 ～3.0 eV范围内,nc-Si (P):H薄膜的吸收系数显著大于c-Si.和α-Si:H薄膜相比,虽然短波范围的吸收系数较低,但是在hv＜1.7 eV区域,nc-Si(P):H薄膜的吸收系数要高两到三个量级,显示出优良的红光响应.电学测量表明,适当掺P会显著提高氢化纳米晶硅薄膜的暗电导率,当CP=0.5％时,薄膜的暗电导率可达5.4S·cm-1.

关键词: 磷掺杂氢化纳米晶硅薄膜 , 晶化率 , 界面体积分数 , 光吸收系数 , 暗电导率

纳米晶粒多晶Si薄膜的低压化学气相沉积

彭英才 , 马蕾 , 康建波 , 范志东 , 简红彬

人工晶体学报 doi:10.3969/j.issn.1000-985X.2006.03.029

利用低压化学气相沉积(LPCVD)方法,以充Ar的SiH4作为反应气体源,在覆盖有热生长SiO2层的p-(100)Si衬底上制备了具有均匀分布的纳米晶粒多晶Si膜(nc-poly-Si).采用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和拉曼谱等检测手段,测量和分析了沉积膜层的表面形貌、晶粒尺寸与密度分布等结构特征.结果表明,nc-poly-v膜中Si晶粒的尺寸大小和密度分布强烈依赖于衬底温度、SiH4浓度与反应气压等工艺参数.典型实验条件下生长的Si纳米晶粒形状为半球状,晶粒尺寸约为40nm,密度分布约为4.0×1010cm-2和膜层厚度约为200nm.膜层的沉积机理分析指出,衬底表面上Si原子基团的吸附、迁移、成核与融合等热力学过程支配着nc-poly-Si膜的生长.

关键词: LPCVD , 纳米晶粒 , 多晶Si膜 , 结晶成核 , 晶粒融合

高k值HfO2栅介质材料电学特性的研究进展

田书凤 , 彭英才 , 范志东 , 张弘

材料导报

随着Si-MOS集成电路的迅速发展,高k值栅介质材料将成为下一代MOS器件绝缘栅最有希望的候选材料.介绍了近年来HfO2栅介质材料在制备方法和电学特性方面的研究进展,提出了改善其电学特性的主要途径,其中包括非金属元素掺杂、构建组分渐变界面、设计准二元合金系统、制备堆垛积层结构、抑制界面层生长和选择适宜的电极材料等.

关键词: 高介电常数 , HfO2栅介质 , 等效SiO2介电层厚度 , 电学特性

一种镍基单晶高温合金的低周疲劳拉-压不对称性行为

范志东 , 王栋 , 楼琅洪

材料研究学报

研究了镍基单晶高温合金DD10在760℃和980℃条件下低周疲劳过程中的拉-压不对称性行为,并对其机制进行了深入探讨.结果表明,在疲劳试验初期,当应变幅较低时,在两种温度条件下拉-压不对称性都不明显,且拉力略大于压力;随着循环周次或应变幅的增加合金的拉-压不对称性逐渐明显,在760℃时拉力明显大于压力,而在980℃时拉力却明显小于压力.循环初期的拉-压不对称性行为与基体应力状态有关,而在大应变幅下和循环应力稳定阶段拉-压不对称性的正负属性和程度与位错在不同温度拉伸和压缩过程中克服γ'粒子的运动方式不同有关.

关键词: 金属材料 , 单晶高温合金 , 低周疲劳 , 拉压不对称性 , 位错形貌