脉冲激光沉积法制备YSZ薄膜的导电机制

YSZ薄膜氧气传感器的微型化和高灵敏度是其未来的发展趋势,厘清氧离子在薄膜中的输运机制是提高氧气传感性能的关键。鉴于此,本研究采用脉冲激光沉积技术在单晶Si(100)衬底上制备了YSZ薄膜,并采用X射线衍射、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱等技术研究了薄膜制备工艺对其成分、结构和导电特性的影响。研究结果显示YSZ薄膜结构呈多晶立方相,退火温度对YSZ薄膜的性质有显著的调控作用。一方面,高温退火使薄膜的平均晶粒尺寸显著增大,因而能大幅提高薄膜的电导率;另一方面,退火又调控了薄膜中的Zr、Y、O元素的含量比,且当O含量增加时,薄膜的电导率降低。此外,本研究还表明,YSZ薄膜经高温退火(T≥1073 K)后,呈现典型固体电解质的离子导电特性。进一步地,在313 K至873 K范围内,YSZ薄膜具有两个温度拐点,预示其存在三种导电机制。经计算,YSZ薄膜在高温段的激活能与文献报道相符。本研究对脉冲激光沉积制备特定需求的YSZ薄膜提供了一定的技术参数。

脉冲激光退火纳米碳化硅的光致发光

采用XeCl准分子脉冲激光退火技术制备了纳米晶态碳化硅薄膜(nc -SiC) ,并对薄膜的光致发光(PL)特性进行了分析。结果表明,纳米SiC薄膜的光致发光表现为30 0～6 0 0nm范围内的较宽发光谱带,随退火激光能量密度的增加,nc- SiC薄膜398nm附近的发光峰相对强度增加,而4 70nm附近发光峰相对减小。根据nc SiC薄膜的结构特性变化,认为这两个发光峰分别来源于6H -SiC导带到价带间的复合发光和缺陷态发光,并且这两种发光过程存在竞争。

脉冲激光沉积结合快速退火制备SnS薄膜及其表征

利用脉冲激光沉积法在玻璃衬底上生长、并经Ar保护下快速退火制备SnS薄膜。利用X射线衍射、拉曼光谱、X射线能量色散谱、原子力显微镜、紫外-可见-近红外分光光度计等表征手段,对不同条件(脉冲激光能量:90和140 rnJ;退火温度:100~400℃)下制备SnS薄膜的晶体结构、化学组分、表面形貌、光学特性等进行表征分析。结果表明:脉冲激光能量为140mJ、退火温度为300℃时所制备的SnS薄膜结晶质量良好、择优取向生长良好、成分接近理想配比(Sn:S=1:1.03)、光吸收系数为10~5 cm^(-1)量级。

退火处理对脉冲激光沉积制备ZnS薄膜的影响

利用射频辅助脉冲激光沉积技术,研究了退火处理对制备ZnS薄膜的影响。利用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对制备样品的结构、形貌特性进行了表征。结果表明:退火处理更有利于ZnS薄膜的发光。

激光脉冲退火对40nm超浅结和pMOS器件性能的优化

使用二次离子质谱(SIMS)和电学特性参数测量深入研究了在40 nm低功耗工艺中,激光脉冲退火(LSA)对超浅结(USJ)以及其对pMOS器件有源区和多晶硅栅方块电阻、阈值电压卷曲曲线和本征特性曲线的影响。从SIMS结果可以看出,LSA由于其作用时间非常短(微秒量级),与锗的预非晶化离子注入结合起来,在完成注入离子激活的同时,有效避免不必要的结扩散,从而控制结深,形成超浅结。从进一步的电学特性测量上发现LSA对器件的薄层电阻、结电容和结漏电流也有非常大的影响:LSA和尖峰退火(SPK)共同退火的方式较单独的SPK退火方式,多晶硅方块电阻降低10%,而结电容和结漏电流也相应分别降低3%和50%,此外,相比于单独的SPK退火,LSA和SPK共同退火的方式也具有更好的阈值电压卷曲曲线和本征特性曲线特性。

退火温度对BCZT外延薄膜电学性能的影响及其导电机制分析

脉冲激光沉积技术制备Ba_(0.85)Ca_(0.15)Zr_(0.1)Ti_(0.9)O_(3)(BCZT)外延薄膜时通常需要较高的沉积温度,且易含有氧空位缺陷。本文旨在提供一种基于脉冲激光沉积技术接后退火处理工艺,并成功在导电基板上制备了高质量BCZT外延薄膜,探究了退火温度对BCZT外延薄膜结构和性能的影响。不同温度(750、800、850和900℃)退火后薄膜均呈现纯净物相,且随着退火温度的升高,薄膜的铁电性能逐渐提高,2Pr由4.2μC/cm^(2)提升至17.6μC/cm^(2),但900℃退火温度下薄膜样品的漏电流问题最严重。通过拟合J-E关系表明,低电场下700℃至850℃退火后的薄膜均遵循欧姆导电机制,而900℃退火后的薄膜遵循空间电荷限制电流机制,高电场下所有退火温度下的薄膜均遵循福勒-诺德海姆隧穿机制。

激光脉冲退火提高器件的性能

毫秒和微秒级别的LSA退火工艺可以提高逻辑器件和存储器器件的性能。降低热预算需要更短时间的退火工艺。

0.73J脉冲能量KrF准分子激光器的特性

研制了一台KrF大能量准分子激光器,激光器采用紧凑型Chang电极与紫外火花预电离的结合,实现了激活区大面积的均匀辉光放电,利用LC反转倍压以及一级磁脉冲压缩技术在放电电容上实现了峰值电压40kV、脉冲上升时间约为100ns的高压快脉冲激励。研究了工作气体含量对激光器能量输出的影响,在总气压3.3×105 Pa,F2/He,Kr,Ne体积分数比值为1.97∶3.18∶94.85,充电电压27kV时,得到了738mJ的单脉冲能量输出,激光近场光斑30mm×14mm,在充电电压23kV时,全电效率最高,达到2.0%。

激光退火实现非晶Si晶化的成核势垒研究

采用脉冲激光烧蚀技术,在真空条件下沉积了一系列非晶Si薄膜,并对薄膜样品进行不同能量密度的激光退火处理。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、Raman散射仪(Raman)等手段对退火后的薄膜进行形貌、晶态成分表征,确定了非晶Si薄膜晶化的激光能量密度阈值(85 mJ/cm2)。结合激光晶化机理进行定量计算。结果显示:形成一个18 nm的Si晶粒所需要的能量,即成核势垒大小约为1.4×10-9mJ。

激光退火能量对非晶Si薄膜晶化的影响

采用XeCl准分子脉冲激光,在真空环境中烧蚀单晶Si靶,在Si(111)和石英衬底上沉积生成非晶Si薄膜.在同样的环境下,用激光对非晶Si薄膜进行退火,通过扫描电子显微镜和拉曼光谱仪对退火后的样品进行分析比较.结果表明,激光能量对非晶薄膜的晶化和纳米晶粒尺寸有重要影响.

脉冲激光制备硅基超薄PtSi薄膜

用脉冲激光沉积制备了纳米级 Ｐｔ／Ｓｉ异质层．对脉冲激光退火形成超薄 ＰｔＳｉ 薄膜进行了研究。对于 Ｐｔ、Ｓｉ互扩散反应形成 Ｐｔ２Ｓｉ和 ＰｔＳｉ的过程利用 ＸＰＳ进行了测试分析，通过ＸＰＳ和ＡＦＭ等分析测试手段对不同参数激光退火形成的ＰｔＳｉ薄膜的结构特性进行观测。我们获得了均匀的、超薄连续的ＰｔＳｉ层且具有平滑的 ＰｔＳｉ／Ｓｉ 界面。

超短脉冲激光辐照硅膜升温效应的模拟研究

考虑到载流子和晶格的热容、热导率、弛豫时间等热力学参数随温度非线性变化因素的影响,利用有限差分算法,数值求解了半导体材料自相关热传导模型,讨论了2μm厚硅膜在波长和脉宽分别为775 nm和500 fs的脉冲激光辐照下的升温规律。数值结果表明:硅膜前表面载流子温度在激光辐照过程的0.69 ps时刻达到最大值,在4.8 ps时刻以后硅膜基本趋于总体热平衡;载流子热容的快速变化以及单光子吸收和由载流子浓度变化而引起的载流子能流变化是导致载流子温度变化的主要原因;超短脉冲激光辐照时,激光作用时间短,各扩散项及传导项不起主要作用,因此硅膜内各主要计算参数与硅膜的厚度及基体材料类型等的关系不大。

激光脉冲照射硅时若干物理量的计算

本文计算了由毫微秒和微微秒激光脉冲照射而在硅晶体中产生的晶格温度、载流子浓度和载流子温度的时间演变和空间分布,本文用PDECOL软件包计算一组关于晶格温度、载流子浓度、载流子温度和激光强度的偏微分方程组的数值解。计算表明,热载流子的能量弛豫时间应为1ps或小于1ps,计算的熔化阈值与发表的实验结果是一致的。

高功率脉冲激光致硅表面氧的退吸研究

引言近儿午来,离子注入硅的激光退火研究,引起了人们广泛的兴趣。许多文献报导,高功率脉冲激光退火,能够消除离子注入硅引起的辐射损伤,并使非品态转变为单品。但是,对于激光退火硅样品表面的氧沾污和扩散问题却研究不多。从仅有的研究中发现,不同作者所得结果颇不一致。文献[4,5]从深能级的瞬态谱研究结果证实。

脉冲激光对非晶硅薄膜晶化现象的影响

太阳能是一种新型环保可再生能源,硅太阳能电池是目前太阳能最常见的应用形式。相对晶体硅而言,成本较低的非晶硅薄膜太阳能电池是当前新能源领域研究的热门。非晶硅薄膜的退火工艺是非晶硅太阳能电池生产中的一个重要环节,本文采用石英玻璃作为衬底材料,利用PECVD法沉积非晶硅薄膜,使用YAG激光器对非晶硅薄膜进行退火处理,研究脉冲激光对非晶硅薄膜的晶化现象。实验结果表明,脉冲激光退火工艺可使非晶硅薄膜快速结晶,生成纳米级微晶颗粒,其尺寸满足非晶硅太阳能电池的生产要求。

表面改性硅的超快激光脉冲制备及光电特性研究

为将单晶硅的吸收限拓展至近红外波段以满足光通讯之需求,利用纳秒激光脉冲辐照单晶硅表面制得了表面结构化的硅.研究了能量密度从0.39 J/cm^2到24 J/cm^2的激光脉冲辐照后结构化硅表面的形貌差异.测试并分析了不同能量密度的激光脉冲辐照后结构化硅的反射率、透过率和吸收率等光学性质.研究发现,相比于单晶硅衬底,所有结构化硅样品都表现出近红外吸收增强特性,对1500 nm的近红外光的吸收率高达55%.进而对改性硅样品的红外吸收的热稳定性进行了研究.在473~1073 K的温度范围内对改性硅样品进行退火,通过分析改性硅的反射率、透过率和吸收率随退火温度的变化规律,发现热退火处理会轻微降低改性硅样品的红外区吸收率,吸收率降低幅度低于10%.最后,通过分析脉冲激光改性硅的拉曼光谱,获得了改性硅的晶体结构信息.经过纳秒激光脉冲辐照后,硅表面处于无序化状态,形成非晶或多晶相,但是后热退火工艺可以有效改善结构化硅表面的晶体质量.

脉冲激光沉积制备Mg_xNi_(1-x)O合金薄膜的表征及光学性质研究

应用脉冲激光沉积(PLD)技术,固定脉冲激光能量密度为5J/cm^2,调节薄膜生长基底温度为300~700℃,制备了系列Mg_xNi_(1-x)O合金薄膜。通过透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、原子力显微术(AFM)等表征分析手段,详细分析了薄膜的成分及组织,研究了退火处理对样品的影响。通过UVVis分光光度计研究了透射光谱,结合理论计算了光学带隙宽度。结果表明:薄膜由非晶及多晶构成,紫外吸收边约为290nm,接近日盲波段的上限;衬底温度为500℃、激光脉冲能量密度为5J/cm^2时生长的薄膜在短波部分吸收强烈,而长波部分几乎不吸收,有利于紫外探测;退火处理改善了样品表面质量,但不能有效拓宽光学带隙。

衬底温度对脉冲激光沉积多晶锗薄膜的影响

以p型单晶硅为衬底基板,在不同衬底温度下,采用脉冲激光沉积法结合退火处理,制备了多晶锗薄膜。利用包括拉曼光谱仪和椭圆偏振仪等各种测试方法,对薄膜的形貌和微观结构进行了分析表征。结果表明,不同衬底温度下制备的锗薄膜的形貌结构有明显不同。当硅衬底的温度为300℃时,锗薄膜已经完全晶化,是结晶质量良好的多晶锗薄膜,拉曼峰谱位于297cm-1处,晶体取向为(111),(220),(311)。而衬底温度低于100℃时,获得的是非晶锗薄膜,只有经过450℃以上的退火处理后,才转化为多晶锗薄膜,拉曼光谱位于298.2cm-1处,半高宽9.5cm-1,是具有(111)择优取向的多晶锗膜。

大能量高功率准分子激光的应用及关键技术

实用型大能量高功率准分子激光器广泛地应用于材料的加工及表面处理,介绍了其在液晶平板显示行业、太阳能光伏行业、半导体行业及汽车制造业的应用。分析了大能量高功率准分子激光器的关键技术,如大面积均匀放电技术,预电离技术,高压快脉冲激励技术以及为了得到更大的脉冲能量及功率输出而采用的双腔同步技术。