基于稀疏成像的半导体薄膜材料界面缺陷检测

复杂背景下检测半导体薄膜材料界面微小缺陷具有一定的难度,为了精准检测半导体薄膜材料界面缺陷,提出一种稀疏成像下半导体薄膜材料界面缺陷检测方法。扫描采集半导体薄膜材料界面二维图像,对含有噪声的半导体薄膜材料界面实施小波分解,获取不同频带的子图像。低频图像保持不变,选择对应的模板对高频图像滤波处理,将滤波处理后的高频图像和低频图像两者合成,获取去噪后的图像。通过机器视觉定位薄膜材料界面的缺陷位置,提取缺陷区域特征,采用稀疏成像对特征参数修正,完成半导体薄膜材料界面缺陷检测。仿真结果表明,采用所提方法可以获取更加精准的检测结果,用时比较短,满足高效与高精度检测需求。

高迁移率金属氧化物半导体薄膜晶体管的研究进展

基于金属氧化物半导体(MOS)的薄膜晶体管(TFT)由于较高的场效应迁移率(μFE)、极低的关断漏电流和大面积电性均匀等特点,已成为助推平板显示或柔性显示产业发展的一项关键技术。经过30余年的研究,非晶铟镓锌氧化物(a-IGZO)率先替代非晶硅(a-Si)在TFT中得到推广应用。然而,为了同时满足显示产业对更高生产效益、更佳显示性能(如高分辨率、高刷新率等)和更低功耗等多元升级要求,需要迁移率更高的MOS TFTs技术。本文从固体物理学的角度,系统综述了MOS TFTs通过多元MOS材料实现高迁移率特性的研究进展,并讨论了迁移率与器件稳定性之间的关系。最后,总结展望了MOS TFTs的现状和发展趋势。

新型薄膜半导体电子迁移速度创纪录

据报道,来自美国麻省理工学院、美国陆军作战能力发展司令部(DEVCOM)陆军研究实验室和加拿大渥太华大学等机构的科学家,利用名为三元石英的晶体材料,成功研制出一种新型超薄晶体薄膜半导体。薄膜厚度仅100 nm,约为人头发丝直径的1/1000。其中电子的迁移速度创下新纪录,约为传统半导体的7倍。这一成果有助于科学家研制新型高效电子设备。相关论文已发表于《今日材料物理学》杂志上。

原子层/分子层沉积技术及其在半导体先进工艺中的应用

原子层沉积是一种气相沉积薄膜的技术,基于表面化学饱和吸附的连续自限反应的机理,薄膜沉积过程可以在各式各样的基底上实现原子级的保形性生长。凭借这一优势,原子层沉积成为半导体先进工艺制程中的重要技术,为实现原子级尺寸和精度的器件工艺提供了重要技术支撑。与传统的化学气相沉积和物理气相沉积不同,原子层沉积在低生长温度下制备的薄膜具有良好的台阶覆盖率、原子尺度上厚度的精准可控性和成分均匀性。分子层沉积是一种类似于原子层沉积的气相沉积技术,它可以精确控制所制备聚合物薄膜的厚度和组成,且同样具有优异的保形性,是一种制备聚合物薄膜的新兴技术。本文首先介绍了原子层沉积的技术原理和特征,然后结合原子层沉积的特征优势列举了原子层沉积在半导体先进工艺制程中应用的例子,包括用于制备高k介质层材料、籽晶层材料、扩散阻挡层材料、间隔层材料、水汽阻隔层材料。后续介绍了分子层沉积技术原理和原子层/分子层沉积组合技术制备的无机-有机杂化薄膜在介电材料和水汽阻隔材料中的应用,最后进行了总结并指出原子层沉积和分子层沉积技术将在芯片器件高端工艺中扮演越来越重要的角色。

Ⅲ族氮化物半导体及其合金的原子层沉积和应用

Ⅲ族氮化物半导体由于包含了宽的直接禁带宽度、高击穿场强、高电子饱和速度、高电子迁移率等优异的性质,自从发展以来便成为半导体领域中的一个热点.并且由于其禁带宽度可以从近紫外涵盖到红外区域,因此在传统半导体所难以实现的短波长光电子器件领域,也具有广阔的应用前景.原子层沉积由于其特殊的沉积机制可以在较低的温度下实现Ⅲ族氮化物半导体的高质量制备,通过调整原子层沉积的循环比也可以方便地调整合金材料中的成分.发展至今,原子层沉积已经成为制备Ⅲ族氮化物及其合金材料的一种重要方式.因此,本文着重介绍了近期使用原子层沉积进行Ⅲ族氮化物半导体及其合金的沉积及应用,包括使用不同前驱体、不同方式、不同类型原子层沉积,在不同温度、不同衬底上进行氮化物半导体及其合金的沉积.随后讨论了原子层沉积制备的Ⅲ族氮化物材料在不同器件中的应用.最后总结了原子层沉积在制备Ⅲ族氮化物半导体中的前景和挑战.

激光诱导击穿光谱技术在半导体材料检测方面的应用进展

对于半导体材料的研究来说,其在材料内部的元素组成以及含量是影响其性能的一个重要因素,常规的检测方法虽然能够检测出样品中成分以及含量信息,但是在这过程中存在成本高、效率低、耗时长、过程较为繁琐等问题。在分析技术领域不断发展的今天,急需寻找一种便携、新颖、与当今材料相匹配的检测技术。正是基于以上需求,激光诱导击穿光谱(LIBS)技术逐步走进了大众的视野,对LIBS技术进行了简要介绍,在此基础上着重介绍了利用LIBS技术来分析半导体材料表面的微分析研究与半导体材料金属氧化物纳米薄膜方面的研究进展,介绍了LIBS技术在这两方面检测的优势以及未来LIBS技术在这些方面的发展。

溶胶-凝胶法制备ZnO基稀释磁性半导体薄膜

用溶胶凝胶法制备了具有良好光学性质和C轴取向的ZnO∶Fe薄膜。ZnO∶Fe薄膜具有尖锐的带边发光 ,禁带宽度约为 3 3eV ,半高宽 13nm。磁性测量表明 ,ZnO∶Fe薄膜在室温下具有铁磁性 ,饱和磁化强度约为 10 - 3emu量级 ,矫顽力为 30奥斯特(Oe)。

ZnO基稀磁半导体薄膜材料研究进展

稀磁半导体(DMSs)材料同时利用了电子的电荷和自旋属性,具有优异的磁、磁光、磁电等性能,在材料科学和未来自旋电子器件领域具有广阔的应用前景．本文对近几年来ZnO 基稀磁半导体薄膜材料研究进展作一综述,对研究热点和存在问题作一评价,提出解决的思路,最后对DMSs器件的潜在应用作简单介绍．

ZnO半导体薄膜的研究进展

介绍了制备氧化锌薄膜的几种主要方法,包括磁控溅射法、化学气相沉积法、溶胶-凝胶法、激光脉冲沉积法等;分析了氧化锌薄膜作为代替透明导电膜(ITO膜)的可行性及这方面的研究进展;阐述了氧化锌薄膜作为一种新的场发射阴极材料应用于平板显示或作为场发射电子源的研究进展,同时综述了其作为发光器件的众多优势。

ZnO基半导体薄膜材料的研究进展

介绍了ZnO基半导体薄膜材料的基本性质和制备手段,综述了其在发光方面及磁性方面的研究进展。详细探讨了ZnO薄膜材料的发光机理、P型掺杂、p-n结的生长和稀磁性能,并对国内外的发展情况和存在问题进行了分析和探讨。

ZnO基稀磁半导体纳米薄膜材料的研究进展

目的综述ZnO基稀磁半导体(DMS)纳米薄膜材料的研究进展概况,揭示本研究领域存在的某些问题,并在此基础上分析其发展前景。方法参考58篇相关文献,对其结构和掺杂体系进行总结和比较。结果从ZnO基DMS纳米薄膜材料的制备方法、掺杂其它元素两方面进行了综述,并指出了目前研究中存在的问题,即难以合成出高质量均匀掺杂的样品;磁性来源问题尚未形成统一的定论;探求影响磁学性质的本质的微观因素需要深入研究,以及制备样品的重复率不高。结论具有室温铁磁性的DMS是自旋电子学应用的基础,它是利用载流子的自旋和电荷自由度构造将磁、电集于一体的半导体器件。其研究虽有长足发展,但是要制备出比较理想的ZnO基DMS纳米薄膜材料的技术目前看来还不够成熟,依然需要深入研究。

苯并噻二唑基半导体/弹性绝缘体共混柔性薄膜的结构及电荷传输研究

利用苯并噻二唑基半导体聚合物PffBT4T-2DT与弹性体聚合物聚二甲基硅氧烷(PDMS)通过溶液相共混,采用旋涂法制备共混薄膜。并采用层压转移法构筑共混薄膜有机场效应晶体管(OFET)来研究薄膜的电荷传输特性随拉伸应变的变化。结果显示,PffBT4T-2DT/PDMS共混薄膜中诱发垂直相分离结构,即PffBT4T-2DT组分富集在薄膜下层而PDMS集中在上层。PDMS引入还导致PffBT4T-2DT骨架链堆垛结构的改变,促使分子链间倾向于edge-on堆积方式。相比纯PffBT4T-2DT薄膜,共混薄膜具有优异的可拉伸性能,使其在100%的高拉伸应变下仍保持较高的载流子迁移率。这源于弹性的PDMS基体有效地耗散拉伸产生的薄膜内部能量。基于柔性薄膜结构表征,分析了薄膜微结构与其力学性质和电荷传输性能间的内在联系。

单层α-MoO_(3)半导体薄膜的范德瓦耳斯外延制备

α-MoO_(3)是一种典型的层状半导体过渡金属氧化物,其独特的电子结构和晶格结构使其近些年来被广泛研究。相比于体相α-MoO_(3),α-MoO_(3)薄膜因二维几何限制而具有优异的光学、电学和力学性质。然而,单层无缺陷的α-MoO_(3)薄膜的外延生长迄今尚未实现。本研究在超高真空条件下使用分子束外延技术,首次在高定向热解石墨(HOPG)上范德瓦耳斯外延制备了单层无缺陷的半导体α-MoO_(3)薄膜,并通过氢气还原的方法产生线型缺陷,使用扫描隧道显微镜研究了完整单层薄膜及缺陷处的形貌结构和表观能隙。结果表明:通过精确控制衬底温度可以在HOPG衬底上制备出高质量单层α-MoO_(3)薄膜;薄膜厚度和单胞大小均符合单层α-MoO_(3)特征,扫描隧道谱显示其表观能隙为1.7 eV;所生长薄膜的高质量可以通过衬底HOPG的摩尔纹进一步证实。通过引入氢气可以在薄膜表面获得与摩尔纹方向垂直的明亮线缺陷,缺陷处的局域表观能隙为0.4 eV,即在一个整体为宽表观能隙的半导体材料中间实现了局部的具有窄表观能隙的通道。

ZnO基稀磁半导体薄膜性能研究进展

目前研究磁性半导体的主要方法是对半导体进行过渡金属元素(Mn,Co,Fe)掺杂,使之具备半导体和磁性材料的综合特性,在材料科学和未来自旋电子器件领域具有广阔的应用前景。本文对近几年来过渡金属离子掺杂的ZnO薄膜材料磁性能的研究进展作一综述。

基于共溅射ZnO/SnO_(2)异质结薄膜的气体传感器研究

采用射频磁控共溅射法在叉指电极上制备了ZnO/SnO_(2)n-n异质结复合薄膜,系统测试了其气敏特性,并分析了其气敏机理。结果表明,与ZnO薄膜和SnO_(2)薄膜气体传感器相比,ZnO/SnO_(2)异质结薄膜气体传感器具有更低的工作温度、更高的灵敏度以及更快的响应和恢复速度。ZnO/SnO_(2)异质结薄膜气体传感器对乙醇具有较好的选择性,最低检测体积分数为1×10^(-6),最佳工作温度为250℃;对1×10^(-4)乙醇气体的灵敏度可达18.4,响应时间和恢复时间分别为10 s和19 s。

半导体(ZnO)薄膜射频磁控溅镀工艺控制参数研究

氧化锌(ZnO)是一种用途广泛用途的新型半导体材料,具有优良的电学和光学特性,是制备半导体发光器和半导体激光器的理想材料。其制备方法有很多,射频磁控溅镀法因膜层结构均匀、致密、性能良好而被广泛应用。本文研究了溅镀压力、氧气浓度、溅镀功率和基板温度对溅镀工艺的影响,得出了最佳控制参数,对溅镀工艺的提高,氧化锌(ZnO)薄膜电气性能的提升具有积极意义。

质子辐照对Yb掺杂ZnO稀磁半导体薄膜缺陷与磁性的影响

采用电感耦合等离子体增强物理气相沉积法制备了Yb掺杂ZnO薄膜,并采用不同剂量质子对薄膜进行了辐照实验,重点采用X射线衍射、光电子能谱、正电子湮灭图谱和磁测量系统对Zn_(0.985)Yb_(0.015)O薄膜的缺陷和磁性能进行了研究。磁性测试结果表明:Zn_(0.985)Yb_(0.015)O薄膜经质子辐照后其饱和磁化强度随辐照剂量的增加逐渐增大,当辐照剂量为6×10^(15) ions/cm^2时,其饱和磁化强度达到最大,随着辐照剂量的进一步增加,其饱和磁化强度反而变小。正电子湮灭图谱结果显示薄膜中主要存在锌空位相关的缺陷,并且锌空位相关的缺陷随辐照剂量的变化与饱和磁化强度随辐照剂量的变化相一致。本研究从实验上揭示了在含有各种缺陷的Yb掺杂ZnO薄膜中,锌空位缺陷是影响质子辐照Zn_(0.985)Yb_(0.015)O薄膜磁性的主要原因。

Al-N共掺杂ZnO:Mn稀磁半导体薄膜的结构与性能

采用反应磁控溅射法在室温下沉积前驱体氮化物,在大气环境、500℃下氧化退火30min后获得了Al-N共掺杂ZnO:Mn薄膜。研究了直流与射频反应磁控溅射对氧化退火薄膜结构和性能的影响。结果表明:两种工艺制备的退火薄膜均具有ZnO纤锌矿结构,且均为n型导电。射频溅射退火样品具有很好的c-轴择优取向,其表面光滑平整,表面粗糙度RMS值为1.2nm,且具有室温铁磁性,饱和磁化强度(Ms)和矫顽力(Hc)分别为46.8A·m–1和4.9×103A·m–1;而直流溅射退火样品表面凹凸不平,RMS值为25.8nm,室温下是反铁磁性的。

Co掺杂的ZnO基稀磁半导体薄膜的制备

采用PLD方法制备了5at.%Co掺杂的ZnO0.95 Co0.05O薄膜,以及Co,Al共掺杂的样品,并对其进行了电学及磁学性质测量,发现ZnO:Co薄膜具有室温铁磁性,同时有着优异的透光特性及良好的导电性,有着集成磁光电特性与一体的潜质。Co,Al共掺杂的样品饱和磁矩有较为明显的增强,说明样品的铁磁性可能来源于载流子浓度的增加。

掺杂对ZnO半导体薄膜光学性能的影响

以掺杂氧化锌(ZnO)陶瓷靶为溅射源材料,采用射频磁控溅射技术在石英玻璃衬底上制备了掺杂ZnO系列半导体薄膜样品.利用紫外-可见分光光度计测量了薄膜的透射光谱,通过Swanepoel法确定了薄膜的折射率和消光系数,利用外推法获得了薄膜的光学带隙,研究了不同掺杂对ZnO薄膜光学性能的影响.结果表明,钛掺杂和镓镁合掺后,ZnO薄膜的透过率和光学带隙增加而折射率减小;所有薄膜的折射率均随波长增加而单调减小,呈现出正常的色散特性.