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单晶硅衬底上Ge填埋层低温应力诱导重结晶制备多晶硅薄膜

孙启利 , 邓书康 , 申兰先 , 胡志华 , 李德聪 , 晒旭霞 , 孟代义

人工晶体学报

本文采用电子束蒸发法,室温下在Si(400)的基片上生长含锗(Ge)填埋层的非晶硅薄膜,其结构为a-Si/Ge/Sisubstrate,并在真空中进行后续退火.采用Raman散射(Raman Scattering)、X射线衍射(X-ray Diffraction)、高分辨电子扫描显微镜(HRSEM)、光学显微镜和热重差热分析(DSC)等手段,研究退火后样品晶化特性和晶化机理.结果表明,室温下生长的含有250 nm Ge填埋层的生长态样品在400℃退火5h,薄膜基本全部实现晶化,并表现出明显的Si (111)择优取向.样品分别在400℃、500℃、600℃和700℃退火后薄膜的横向光学波的波峰均在519cm-1附近,半高宽大约为6.1 cm-1,且均在Si(111)方向高度择优生长.退火温度为600℃的样品对应的晶粒尺寸约为20 μm.然而,在相同的薄膜结构(a-Si/Ge/Si substrate)的前提下,当把生长温度提高到300℃时,温度高达到700℃退火时间5h后,薄膜依然是非晶硅状态.差热分析表明,室温生长的样品,在后续退火过程中伴随界面应力的释放,从而诱导非晶硅薄膜重结晶成多晶硅薄膜.

关键词: 多晶硅薄膜 , 应力诱导 , 非晶硅 , 电子束蒸发

Al掺杂Ⅷ型Sn基单晶笼合物载流子调制对其热电传输特性的影响

申兰先 , 李德聪 , 邓书康 , 孟代仪 , 晒旭霞 , 刘祖明

人工晶体学报

本文采用Sn自熔剂法,通过调节Ga的起始含量(Ba∶ Ga∶ Al∶ Sn =8∶x∶6∶50;x=10,20,30)实现对载流子进行调制,制备出具有p型和n型传导的Ⅷ型Sn基单晶笼合物,并对其结构和热电特性进行研究.研究结果表明,随着Ga起始含量的增加,Al在化合物中的固溶度减小,材料的晶格常数也随之减小;x=10的样品Seebeck系数全部为负值,x=30的样品Seebeck系数全部为正值,而x=20的样品在450 K后由于本征激发Seebeck系数显著降低,在550 K附近由p型传导转变为n型传导;室温下具有p型传导的化合物具有较高的载流子浓度,但其迁移率显著降低,从而导致其相应的化合物具有较高的电阻率,因此通过对Ga起始含量的改变能够对化合物的载流子实现有效调控;此外,在300 ~600 K内均具有p型传导的样品室温下的载流子有效质量较n型样品的高;通过估算的热导率κ、实测电阻率和Seebeck系数,计算出x=30的p型单晶样品在457 K处获得最大ZT值0.86.

关键词: Ⅷ型笼合物 , 载流子调制 , 热电传输特性

Sn 基Ⅷ型笼合物 Ba8 Ga16 Sn30热电材料研究进展

申兰先 , 刘祖明 , 邓书康 , 孟代仪 , 晒旭霞

功能材料 doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2015.增刊(Ⅰ).001

Ⅷ型 Sn 基笼合物 Ba8 Ga16 Sn30由于具有优异的热电传输特性而被认为是最具有应用前景的热电材料之一。介绍了Ⅷ型 Sn 基笼合物的晶体结构、合成方法及理论和实验方面的研究情况,并对有关研究进展进行评述,同时提出进一步研究该笼合物的一些建议。

关键词: Sn 基笼合物 , Ⅷ型笼合物 , 热电材料 , 热电性能

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