PECVD生长掺磷纳晶硅薄膜的电导特性研究

采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术,在玻璃衬底上低温沉积了优质本征纳晶硅(nc-Si:H)薄膜和掺磷纳晶硅(nc-Si(P):H)薄膜。通过拉曼散射谱和XRD衍射谱分别研究了PH3浓度对nc-Si(P):H薄膜的晶化率(Xc)和晶格微观畸变(Ls)的影响,结果显示随着PH3浓度的增加,Xc和Ls均呈现了先增加后减小的相似趋势,暗示二者之间存在紧密的关联;利用四探针法测量了nc-Si(P):H薄膜的电导率(σ),结果表明,nc-Si(P):H薄膜的σ比nc-Si:H薄膜提高了约5个数量级,且随着PH3浓度的增大而单调增大。该变化可以从Xc、Ls的角度得到合理解释。

氧化纳晶硅的光致荧光(英文)

观测到纳晶硅表面上氧化结构在692nm和694nm处的尖锐受激发光。这种辐射是514nm激光泵浦发生的。受激发光峰的半高宽为0.5nm(洛伦兹形分布)。这种特殊的纳晶硅氧化结构是通过激光辐照和退火处理后形成的,只有控制好退火的时间,才能出现强烈的受激发光。解释这种受激辐射的模型已提出,其中多孔纳晶硅与氧化硅界面的陷阱态起着重要的作用。

氧键对纳晶硅薄膜电子态密度的影响

基于密度泛函理论,采用第一性原理平面波赝势法对不同取向的纳晶硅薄膜以及其表面被不同类型的氧键氧化以后的纳晶硅薄膜电子态密度进行模拟计算。结果表明:当纳晶硅尺寸减小到量子限制尺寸效应数量级时,有效能隙明显展宽;纳晶硅表面部分被氧钝化以后,原本干净的禁带中出现电子局域态。计算结果表明纳晶硅薄膜受激辐射主要由量子受限效应和能隙中的电子局域态决定。

硅基上低维结构的受激发光

用514nm激光抽运纳晶硅样品时,我们观测到表面上氧化结构在692nm和694nm处的尖锐受激发光,其明显的阈值行为证明了它的受激辐射特性。纳晶硅氧化结构通过激光辐照和退火处理来形成。解释这种受激辐射的模型已提出,其中纳晶硅与氧化硅之间的陷阱态起着重要的作用。

气相沉积硅薄膜微结构及悬挂键缺陷研究

在单晶Si（100）基体上利用电子回旋共振等离子体增强化学气相沉积法制备硅薄膜,并采用X射线衍射谱（XRD）、透射电镜（TEM）、Raman光谱、电子自旋共振（ESR）波谱等实验方法研究了不同Ar流量下硅薄膜微结构及悬挂键密度的变化。XRD及TEM实验结果得出,制备的硅薄膜的晶粒尺寸为12~16 nm,属纳晶硅薄膜。薄膜结晶度随镀膜时Ar流量增大而增大,而悬挂键密度则先迅速减小而后缓慢增大。当Ar流量为70 ml/min（标准状态）时,薄膜的悬挂键密度达到最低值4.42×1016cm-3。得出最佳Ar流量值为70 ml/min。