热注入法合成CuIn_(0.7)Ga_(0.3)S_(2)纳米颗粒及其器件应用研究

采用热注入法在200℃下合成CuIn_(0.7)Ga_(0.3)S_(2)纳米颗粒,保持投料中Cu、In、Ga原料的质量不变,通过调控活性剂油胺、溶剂二苄醚以及配位剂1-辛硫醇的体积分别为80 ml、4 ml和15 ml,精准地控制Cu、In、Ga、S元素的组分。制备得到的纳米颗粒材料的原子比为1∶0.688∶0.299∶2.03,即CuIn_(0.688)Ga_(0.299)S_(2.03),其纳米颗粒的尺寸为5~20 nm。利用有机溶剂极性性质,对纳米颗粒进行清洗提纯,得到的纳米颗粒不仅可以稳定的分散在甲苯溶剂中,且在环境更加友好的对二甲苯、环己烷等有机溶剂中也有良好的分散性。以此纳米颗粒为基础,配置了不同溶剂的墨水,制备了铜铟镓硫硒(CIGSSe)吸收层薄膜及太阳能电池。

热注入法制备CuIn(Se,S)_2纳米材料的研究进展

介绍了CuIn(Se,S)2纳米材料的晶体结构和性质,以及热注入法的原理和特点。重点论述了近年来国内外采用热注入法制备不同形貌和结构CuIn(Se,S)2纳米材料的研究进展,概括了其反应机理和影响因素。综述了CuIn(Se,S)2纳米材料在太阳能电池、QD-LED及生物标记上的应用。探讨了目前存在的问题及今后的研究方向。

热注入法合成PbX(X=S,Se)量子点的结构和性能研究

采用热注入的方法在空气氛围中合成Pb X（X=S,Se）量子点,液体石蜡和磷酸三丁酯（TBP）作为不同的溶剂优化PbSe量子点的合成;使用六甲基二硅硫烷（TMS）作为硫源合成了第一激子吸收峰在900～1500 nm分布的PbS量子点。通过透射电镜（TEM）、X射线衍射（XRD）和吸收光谱等测试手段对合成的物质进行成分与光学性能分析表征,对比研究了Ⅳ-Ⅵ族化合物量子点在成核过程中的差异。结果表明在相同的实验条件下PbS量子点的反应条件相对温和,量子限域效应明显;而PbSe量子点的合成对环境的要求更加严苛,反应温度更高,量子点的尺寸分布更宽。

热注入法制备Ni_(3)S_(4)纳米棒及其电化学性能

针对采用涂敷法制备电极材料时,运行一段时间后会出现电极的比容量性能下降较快的问题,利用热注入的方法,合成电化学性能优异、尺寸约为100 nm的Ni_(3)S_(4)纳米棒.研究表明:制备小尺寸的纳米材料作为超级电容器的电极材料,有利于反应过程中电解液的快速渗透,能够进一步提高其电化学性能;制备的Ni_(3)S_(4)纳米棒正极材料可以在0~0.55 V的电压区间内稳定工作;在电流密度为1 A·g^(-1)时,其比容量可达1097 F·g^(-1),在电流密度为20 A·g^(-1)时比容量仍可保持在740 F·g^(-1)左右;在电流密度为10 A·g^(-1)时,对Ni_(3)S_(4)纳米棒正极材料进行10000次循环测试,正极材料的保持率可达到91%.

热注入法合成米粒状Cu_2ZnSnS_4

以乙酸锡(Sn(OAc)_4)、CuCl_2·2H_2O和ZnCl_2为金属前驱体原料,正十二硫醇(1-DDT)作为硫源,油胺(OAm)作为溶剂,采用热注入法合成铜锌锡硫(Cu_2ZnSnS_4,CZTS)纳米晶体,考察反应温度、反应时间、溶剂和离子掺杂对晶体形貌、尺寸的影响。将产物用无水乙醇洗涤后分散到正己烷中制成胶体溶液,采用X线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见近红外光谱仪(UV-Vis)、拉曼光谱仪和能谱仪(EDS)对合成的纳米晶体进行表征。结果表明:米粒状产物属于纤锌矿Cu_2ZnSnS_4,粒子长度为10～30 nm,它对应的禁带宽度为1. 52 eV。

基于HTO的LDMOS器件结构及其热载流子注入退化研究

为满足中低压消费电子的市场需求,小尺寸高密度Bipolar-CMOS-DMOS技术得到了蓬勃发展,低损耗和高可靠成为Bipolar-CMOS-DMOS技术中横向双扩散金属氧化物半导体场效应管(Lateral Double-diffused Metal-Oxide-Semiconductor field effect transistor,LDMOS)设计的重点和难点.本文介绍了一种基于高温氧化层(High Temperature Oxidation layer,HTO)结构的LDMOS,并对其热载流子注入退化机制进行了研究分析,利用高温氧化层结构改善了传统浅槽隔离(Shallow Trench Isolation,STI)结构中氧化物台阶嵌入半导体内部对器件热载流子注入造成的不利影响,提高器件可靠性,同时还缩短了器件导通情况下的电流路径长度,降低损耗.此外本文还提出了对P型体区的工艺优化方法,利用多晶硅作为高能量离子注入的掩蔽层,改善阱邻近效应对器件鲁棒性的影响,同时形成更深的冶金结,可以辅助漂移区杂质离子耗尽,降低漂移区表面电场,在不需要额外增加版次的情况下提高了器件击穿电压.最终得到的基于HTO结构的LDMOS击穿电压为43 V,比导通电阻为9.5 mΩ·mm^(2),线性区电流在10000 s之后的退化量仅为0.87%.

热注入法制备银纳米颗粒及其结构表征

采用热注入法,以AgNO_3为前躯体、乙二醇为还原剂,聚乙烯吡咯烷酮为稳定剂和分散剂,制备银纳米颗粒。利用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)仪和紫外-可见光分光光度计(UV-Vis)对产物银颗粒的尺寸形貌、晶体结构以及光学性能进行表征,同时根据Mie散射理论对消光谱进行模拟计算。结果表明,同传统的一步化学还原法相比,利用热注入法制备的银纳米颗粒粒径分布更加均匀,分散性更好。所制备的银颗粒呈类球形,粒度约为20 nm,其共振吸收谱线同模拟计算的结果基本符合。

CZTS和CZTSSe纳米晶热注入法合成与性能研究

采用热注入法制备Cu_2ZnSnS4(CZTS)和Cu_2ZnSn(S,Se)4(CZTSSe)纳米晶,研究了不同反应温度对所制备的CZTS和CZTSSe纳米晶的晶体结构、化学组分、形貌及光学性能的影响。实验结果表明:未掺杂Se元素的CZTS纳米晶,当反应温度为230℃时为锌黄锡矿结构,当反应温度在240~280℃范围变化时,锌黄锡矿和纤锌矿结构共存,纳米晶形貌由纳米颗粒和纳米棒组成,其禁带宽度在1.54~1.62eV之间变化。对于掺杂Se元素的CZTS纳米晶,当反应温度在230~260℃范围变化时,为锌黄锡矿结构,而当反应温度为270~280℃时,CZTSSe纳米晶由锌黄锡矿结构和少量纤锌矿结构组成,纳米晶形貌由纳米颗粒组成,其禁带宽度比CZTS的禁带宽度低,禁带宽度在1.41~1.46eV之间变化。

N-LDMOS热载流子注入效应的分析和优化

研究了一种N-LDMOS器件的热载流子注入效应,分析了热载流子效应产生的机理、对器件性能以及可靠性的影响,提出了改进方法.为了降低此器件的热载流子注入效应,我们利用华润上华公司提供的ISE软件对N-LDMOS高压工艺进行模拟,根据模拟结果调整了器件结构,通过增大器件的场板长度、漂移区长度以及增加N阱与有源区的交叠长度等措施,使得相同偏置条件下,表征热载流子注入强度的物理量——器件衬底电流降为改进前的1/10,显著改善了该器件的热载流子注入效应.

MOS结构热载子注入与总剂量辐照响应的相关性

通过对MOS电容进行热载子注入和总剂量辐照实验,探讨了MOS结构热载子注入与总剂量辐射响应的相关性.研究结果表明,热载子注入和总剂量辐射都会引起MOS结构的损伤,但前者产生的损伤是由于热电子注入在MOS结构的Si/SiO2系统引入氧化物负电荷引起的,后者产生的损伤是由于电离辐射在MOS结构的Si/SiO2系统感生氧化物正电荷和界面态而导致的.进一步的研究表明,针对总剂量辐射损伤采用的加固工艺,能对热电子注入感生氧化物负电荷起到非常有效的抑制作用.

注入热焓法测定萃取磷酸中三氧化硫

以钡离子与硫酸根离子沉淀反应的热效应为基础，通过测定孤立体系中的温度变 化，建立了测定萃取磷酸中三氧化硫的注入热焓法。该法在 ４．０～３２．０ ｇ／Ｌ范围内可准确测 定ＳＯ３的含量，相对标准偏差为１．８％；标准加入回收率为９８％～１０３％。

热载流子注入效应的可靠性评价技术研究

研究了热载流子注入效应的可靠性评价方法,利用对数正态拟合的中位失效时间,提取加速寿命试验的模型参数。利用这些模型参数,分别评价了0.18μm CMOS工艺薄栅和厚栅器件的可靠性。结果表明,HCI效应仍然制约着0.18μm CMOS工艺的可靠性水平。鉴于热载流子注入效应仍对深亚微米CMOS工艺的可靠性构成威胁,因此,要使产品的使用可靠性得到保证,必须对工艺线失效机理的可靠性进行有效的监测和评价,以保证生产出的产品满足使用方的要求。

基于生成对抗网络的注入电流式热声成像逆问题研究

注入电流式热声成像结合了电阻抗成像高对比度和超声成像高分辨率的优势,在生物医学成像领域具有广阔的应用前景。该成像方法激励效率高、检测信噪比强,但在较低频率的电磁激励下,重建目标体电导率的高分辨率图像仍然具有很大的挑战。该文提出一种基于生成对抗网络的电导率重建新方法,包含三个步骤:首先用维纳滤波反卷积,将超声探头输出的电信号还原为真实声信号;然后利用滤波反投影获得初始声源图像;最后将初始声源图像和电导率图像进行匹配,作为生成对抗网络的训练样本,构建用于电导率重建的深度学习模型。经理论分析与仿真研究发现,新方法通过引入深度神经网络,能够挖掘出蕴含在数据中的逆问题求解模型,进而重建高分辨率的电导率图像,且具有很强的抗干扰特性。新方法的提出为解决注入电流式热声成像的电导率重建问题提供了新思路。

77K NMOSFET沟道热载流子注入效应

通过综合测试７７Ｋ和２９５Ｋ下先电子后空穴以及先空穴后电子注入时阈值电压和平带电压漂移以及Ｉ－Ｖ特性的蜕变，研究了ＮＭＯＳＦＥＴ中电荷俘获、界面态产生以及器件蜕变的低温特性和机制．提出的界面蜕变模型成功地解释了低温下ＮＭＯＳＦＥＴ热载流子增强蜕变的微观机制．

pMOS器件的热载流子注入和负偏压温度耦合效应

研究了在热载流子注入HCI(hot-carrier injection)和负偏温NBT(negative bias temperature)两种偏置条件下pMOS器件的可靠性.测量了pMOS器件应力前后的电流电压特性和典型的器件参数漂移,并与单独HCI和NBT应力下的特性进行了对比.在这两种应力偏置条件下,pMOS器件退化特性的测量结果显示高温NBT应力使得热载流子退化效应增强.由于栅氧化层中的固定正电荷引起正反馈的热载流子退化增强了漏端电场,使得器件特性严重退化.给出了NBT效应不断增强的HCI耦合效应的详细解释.

超短沟道绝缘层上硅平面场效应晶体管中热载流子注入应力导致的退化对沟道长度的依赖性

随着场效应晶体管(MOSFET)器件尺寸的进一步缩小和器件新结构的引入,学术界和工业界对器件中热载流子注入(hot carrier injections,HCI)所引起的可靠性问题日益关注.本文研究了超短沟道长度(L=30—150 nm)绝缘层上硅(silicon on insulator,SOI)场效应晶体管在HCI应力下的电学性能退化机理.研究结果表明,在超短沟道情况下,HCI应力导致的退化随着沟道长度变小而减轻.通过研究不同栅长器件的恢复特性可以看出,该现象是由于随着沟道长度的减小,HCI应力下偏压温度不稳定性效应所占比例变大而导致的.此外,本文关于SOI器件中HCI应力导致的退化和器件栅长关系的结果与最近报道的鳍式场效晶体管(Fin FET)中的结果相反.因此,在超短沟道情况下,SOI平面MOSFET器件有可能具有比Fin FET器件更好的HCI可靠性.

基于低频噪声的65nm工艺NMOS器件热载流子注入效应分析

随着器件特征尺寸的缩小,半导体器件受到热载流子注入(HCI)导致的损伤越来越小,采用常用的I-V测试方法很难获得其内部陷阱电荷的准确数据。采用I-V测试和低频噪声测试相结合的方式,分析了65 nm工艺NMOS器件HCI时的特性变化,采用低频噪声技术计算出HCI效应前后氧化层陷阱电荷和界面态陷阱电荷变化量,以及栅氧化层附近陷阱密度情况。通过I-V测试方法只能计算出HCI效应诱生的陷阱电荷变化量,对于其陷阱电荷的分布情况却无法计算,而相比于常用的I-V测试方式,低频噪声测试能更准确计算出随HCI后器件界面态陷阱电荷和氧化层陷阱电荷的具体数值及其HCI效应诱生变化值,并计算出氧化层附近的陷阱电荷空间分布情况。

高压单边器件的衬底电流再次升高和相关的热载流子注入效应

基于泊松方程和幸运电子模型,推出了适用于高压n型器件衬底电流(ISUB)的公式,并且为模拟和实验测量的结果所验证.普通n型低压器件的热载流子注入(HCI)效应和ISUB相关.因此,ISUB特征曲线的解释理论和基于理论的正确公式表述对于确保器件设计的可靠性尤为重要.高压器件的ISUB随栅极电压变化在峰值后再次升高.然而在普通低压器件的经典特征曲线中,ISUB仅呈现一个峰.高压器件的ISUB再次升高及其相关的可靠性问题成为新的研究热点.最广为接受的理论(Kirk effect)认为,ISUB再次升高是因为栅控沟道内的经典强电场区移动到沟道外n+漏极的边缘.本文与之不同,认为高压器件ISUB的再次升高并非因为经典强电场区的移动,而是因为在n+漏极边缘出现独立的强电场区,和经典强电场区同时并存,这就是双强电场模型.该双强电场模型仅有经典强电场的ISUB方程不适用于高压器件,新的ISUB方程也由此双强电场模型推导出来,公式与实验结果吻合.进一步地,双强电场模型引进了空穴在氧化层的陷落机制,解释了高压器件的热载流子注入效应.