重掺杂P型SiC的熔融KOH刻蚀行为研究

本文采用熔融KOH刻蚀方法详细研究了液相法生长的重掺杂P型6H-SiC晶体中的位错情况,探究了时间、温度变化对液相法生长的重掺杂P型6H-SiC晶片表面刻蚀的影响。当提高腐蚀时间或腐蚀温度时,晶片表面的腐蚀坑尺寸均表现出不同程度的增加,过高的温度及长时间刻蚀均导致过腐蚀现象的发生。根据不同腐蚀条件下腐蚀坑的形貌与分布,确定出刻蚀重掺杂P型6H-SiC晶片的最佳工艺参数。利用晶片在不同温度下的腐蚀速率变化关系及阿伦尼乌斯公式计算出晶体的反应活化能为10.59 kcal/mol。最后,对穿透型螺位错(TSD)和穿透型刃位错(TED)的形貌、尺寸和内部结构进行了详细的表征和分析,结果表明P型6H-SiC晶体中腐蚀坑的倾角与腐蚀时间无关。

重掺杂p型SiC晶片Ni/Al欧姆接触特性

系统研究了Al和Ni/Al两种金属体系在重掺杂p型SiC晶片上的欧姆接触特性和电学性质。利用X射线衍射、扫描电子显微镜和综合物性测量系统对这两种电极表面的微观结构和样品的电学性质进行了表征。结果表明:在真空环境下经过800℃退火后Al电极可呈现出欧姆接触行为,其比接触电阻率为1.98×10^(-3)Ω·cm^(2),退火处理后Al电极与SiC在接触界面形成化合物Al_(4)C_(3),有助于提高接触界面稳定性。在Ni/Al复合体系中,当Ni金属层厚度为50 nm时,其比接触电阻率显著降低至4.013×10^(-4)Ω·cm^(2)。退火后Ni与SiC在接触界面生成的Ni_(2)Si有利于欧姆接触的形成和降低比接触电阻率。研究结果可为开发液相法生长的p型SiC晶片电子器件提供参考。

重掺杂直拉硅单晶氧沉淀及其诱生二次缺陷

研究了重掺杂直拉硅单晶中掺杂元素硼、磷、砷、锑对氧沉淀及其诱生二次缺陷行为的影响 .实验结果表明 :重掺p型 (硼 )硅片氧沉淀被促进 ,氧沉淀密度高但无诱生二次缺陷 ;重掺n型 (磷、砷、锑 )硅片氧沉淀受抑制 ,氧沉淀密度低却诱生出层错 ;不同掺杂元素及浓度对重掺n型硅片氧沉淀抑制程度不同 ,并对氧沉淀诱生层错的形态产生影响 .讨论了重掺硅单晶中掺杂元素影响氧沉淀及其诱生二次缺陷的机理 ,并利用掺杂元素 本征点缺陷作用模型和原子半径效应模型对实验结果进行了解释 .

低能离子束方法制备重掺杂Fe的Si∶Fe固溶体

利用质量分离的低能离子束方法 ,以离子能量为 1 0 0 0 e V,剂量为 3× 1 0 1 7cm- 2 ,室温下往 p型 Si(1 1 1 )单晶衬底注入 Fe离子 ,注入的样品在 4 0 0℃真空下进行热处理 .俄歇电子能谱法 (AES)对原位注入样品深度分析表明 Fe离子浅注入到 p型 Si单晶衬底 ,注入深度约为 4 2 nm.X射线衍射法 (XRD)对热处理样品结构分析发现只有 Si衬底的衍射峰 ,没有其他新相 .X射线光电子能谱法 (XPS)对热处理样品表面分析发现 Fe2 p束缚能对应于单质 Fe的峰 ,没有形成 Fe的硅化物 .这些结果表明重掺杂 Fe的 Si∶ Fe固溶体被制备 .电化学 C- V法测量了热处理后样品载流子浓度随深度的分布 ,发现 Fe重掺杂 Si致使 Si的导电类型从 p型转为 n型 ,Si∶ Fe固溶体和 Si衬底形成 pn结 。

重掺杂能带结构的变化对突变HBT电流影响

基于禁带变窄量在导带和价带之间的分布比例与掺杂浓度相关的Jain-Roulston模型,研究了重掺杂能带结构的变化对突变异质结HBT电流影响.研究表明禁带变窄量在导、价带间分布模型选用的不同,计算结果之间有明显的差别,基于Jain-Roulston分布模型的结果同实验测量符合很好.因此对于突变HBT性能分析,必须精确考虑重掺杂禁带变窄量在能带上的具体分布.

重掺杂硅微球的脉冲放电法制备研究

硅微球的制备是开发新型薄膜太阳能电池和选择性发射极电池的关键技术之一。采用重掺杂单晶硅(电阻率为0.01Ω·cm),在液体介质中利用脉冲放电方法产生局部瞬时高温,制备球状硅微粒。对比电火花线切割和电火花成形两种加工方法,通过对放电区域的温度场分布进行数值模拟,并采用SEM/EDS方法对其微观形貌和成分进行表征和分析,初步掌握了硅微球的形成机理。利用成形加工方法,成功制备出0.5～2μm的硅微球。

p型Si_(1-x)Ge_x应变层中重掺杂禁带窄变的计算

针对应变Si_(1-x)Ge_x的应变致价带分裂和重掺杂对裂值的影响,提出了该合金价带结构的等价有效简并度模型。模型中考虑了非抛物线价带结构。应用这个模型,计算了赝晶生长在<100>Si衬底上的p型Si_(1-x)Ge_x应变层的重掺杂禁带窄变,发现当杂质浓度超过约2～3×10^(19)cm^(-3)后,它在某一Ge组分下得到极大值,而当掺杂低于此浓度时,它则随Ge组分的增加单调下降。与实验报道的对比证实了本模型的有效性。

微尺度重掺杂硅光栅波长选择性吸收率的数值研究

利用时域有限差分法对中红外波段微尺度重掺杂硅简易光栅和复杂光栅的光谱吸收率进行数值模拟,验证重掺杂硅复杂光栅作为波长选择性吸收表面的可行性。计算结果表明:对于简易光栅,不同填充比条件下的光谱吸收率曲线均存在峰值,其中填充比为0.4的吸收率峰值远高于填充比为0.1的峰值;随着光栅周期的增大,吸收率峰值位置向长波长波段移动;当掺杂浓度增加时,吸收率峰值位置移向短波长波段并且半峰全宽值有所减小。对于复杂光栅,与简易光栅相比虽然吸收率峰值有所降低,但其半峰全宽明显比简易光栅的大,主要来源于表面等离子体激元的激发。作为波长选择性吸收表面,复杂光栅表现出比简易光栅更优良的性能。

重掺杂聚乙炔的导电机制

用改进的Ｎａａｒｍａｎｎ方法制备出高质量聚乙炔膜，作碘和四氯化铁重掺杂。用扫描电镜观察到样品纤维间的接触，在链间产生接触势垒，形成隧穿结。反式聚乙炔在重掺杂时会出现孤子晶格，在能隙中央形成孤子能带。在热激活下，带电孤子中的电子即会跳入附近的中性孤子。这有利于孤子能带中的电子，通过能带中接力式的跳跃，进入导带，成为自由电子。电子的这种跳跃会在结的两端引起电压涨落，促使电子参予隧穿导电。从反式聚乙炔的哈密顿量出发，导出了热涨落电压ＶＴ所引起的电压涨落几率Ｐ（ＶＴ）。然后利用涨落诱导隧穿导电理论和有效介质理论，获得样品的直流电导率公式。测量了样品的直流电导率随温度的变化关系。

基区重掺杂对SiGe HBT热学性能的影响

相对于同质结晶体管,异质结双极晶体管(HBT)由于异质结的存在,电流增益不再主要由发射区和基区掺杂浓度比来决定,因此可以通过增加基区掺杂浓度来降低基区电阻,提高频率响应,降低噪声系数,但基区掺杂浓度对器件热特性影响的研究却很少。以多指SiGeHBT的热电反馈模型为基础,利用自洽迭代法分析了基区重掺杂对器件集电极电流密度和发射极指温度的影响。通过研究发现,随着基区浓度的增加,SiGe HBT将发生禁带宽度变窄,基区反向注入发射区的空穴电流增大;同时,基区少子俄歇复合增强,这些都将减小集电极电流密度,降低发射极指温度,从而抑制发射极指热电正反馈,提高器件的热稳定性。

重掺杂突变InP/InGaAs HBT界面势垒扰动对电流传输的影响

基区重掺杂使HBT 突变结界面势垒形状及高度发生了扰动,这种扰动对电流输运特性有重要的影响。本文基于热场发射- 扩散模型,分析了基区重掺杂突变InP/InGaAs HBT 中的电流传输特性,并同实验测试数据进行了比较。结果表明:为了精确地描述电流传输特性,基区重掺杂情况下,必须考虑突变结界面势垒形状及高度扰动所引起的电流变化。

硅各向异性腐蚀对偏压依赖和重掺杂停蚀机理的新模型

系统研究了硅各向异性腐蚀对偏压的依赖及重掺杂的影响,建立了液一半接触能带模型和界面电荷传递模型,提出了反应注入概念且指出腐蚀速度通常依赖于界面态的填充情况,合理解释了实验得到的蚀速-偏压关系.考虑到非平衡载流子复合后,得到与实验吻合的蚀速比-载流子浓度公式.

P型Si_（1－x）Ge_x应变层中重掺杂禁带窄变的计算

本文提出了应变Ｓｉ１－ｘＧｅｘ价带结构的等价有效简并度模型．借助这个模型，计算了赝晶生长在（１００）Ｓｉ衬底上的Ｐ型Ｓｉ１－ｘＧｅｘ应变层的重掺杂禁带窄变，发现当杂质浓度超过约２～３×１０１９ｃｍ－３后，它在某一Ｇｅ组分下得到极大值，而当掺杂低于此浓度时，它则随Ｇｅ组分的增加单调下降．与实验报道的对比证实了本模型的有效性．

重掺杂硅中的氧沉淀

采用X射线双晶衍射法对重掺硼、重掺锑样品中的氧沉淀行为进行了研究,分析了热处理条件、掺杂剂种类对重掺硅中氧沉淀的影响.实验结果表明:由于氧沉淀诱发缺陷间的相互作用、氧沉淀的重溶以及氧的外扩散等原因,在长时间高温热处理时,晶片表面完整性得到改善;重掺硼样品中的氧沉淀较重掺锑样品中的氧沉淀明显.实验中还观察到了氧沉淀重溶现象,进一步验证了理论分析结果.

重掺杂对钛硅化物形成的影响

本文研究了重掺杂对两步快速退火(RTA)形成的钛硅化物的影响及形成机理,认为,重掺杂有妨碍TiSi_2形成的作用,钛硅化物的形成过程由硅的扩散和硅化物的成核过程组成。

低温重掺杂硅爱因斯坦关系的修正

量化分析了低温杂质重掺杂条件下，采用非简并、简并近似和非抛物线能带结构对硅半导体中爱因斯坦关系的影响。主要分析结果表明：对于低温重掺杂硅中的爱因斯坦关系，有必要进行简并近似的修正，在甚高掺杂时，还有必要进行更为精确的非抛物线能带结构的修正；修正因子随温度的上升而下降，随掺杂浓度的上升而上升。具有很强的物理指导意义。

基区重掺杂对InGaAs/InAlAs突变HBT电流输运的影响

基区重掺杂产生禁带变窄效应(BGN),从而导致HBT突变异质结界面的势垒高度发生改变,这会严重影响载流子的电流输运.该文基于Jain-Roulston禁带收缩模型及电流输运机理,对电子的传输进行了深入的分析,并与实验数据进行了比较,结果表明:在基区重掺杂的条件下,考虑BGN对电流输运的影响,对于准确描述电流的输运现象是非常有必要的.

第一性原理计算绝缘体-金属转变临界掺杂浓度:Co重掺杂Si体系

基于密度泛函理论的第一性原理方法,本文旨在探索确定绝缘体-金属转变临界浓度的理论计算方法.以Co重掺杂Si为研究对象,构建并计算了10个Co不同掺杂浓度模型的晶体结构、杂质形成能及其电子性质.发现在Co掺杂Si体系的带隙中形成了杂质能级,杂质能级的位置和宽度随着Co浓度的增加呈线性变化.当Co掺杂浓度较高时杂质形成能逐渐稳定,且杂质能级穿过费米能级使体系表现出金属性.综合杂质形成能的变化趋势,以及杂质能级极小值与费米能级间的距离条件,可预测出发生绝缘体-金属转变的Co掺杂浓度为2.601Wingdings 2MC@10^(20) cm^(-3),与实验结果相一致.上述两条依据应用于S重掺杂Si体系和Se重掺杂Si体系同样成立.

重掺杂n型GaN材料特性研究

采用金属有机化合物气相外延方法制备了不同SiH_4流量下重掺杂n型GaN材料,研究发现在SiH_4流量为20cm^3/min时样品获得较高的电子浓度,达到6.4×10^(19) cm^(-3),同时材料的结晶质量较好。光荧光测试发现重掺杂使GaN材料的杂质能带进入导带形成带尾态,使带边峰变得不尖锐,并且发现SiH_4流量以及材料的刃位错密度与黄光带发光有关。采用Delta掺杂方式生长的重掺杂样品,样品表面粗糙度降低,晶体质量明显改善,但黄光带发光强度增强。缺陷选择性腐蚀研究发现Delta掺杂方式主要通过降低螺位错密度来改善晶体的质量。

Pt纳米颗粒辅助化学刻蚀重掺杂p型单晶硅研究

首先在SiO2/Si衬底上磁控溅射了一层超薄Pt薄膜,并通过快速热退火形成了分离的Pt纳米颗粒阵列。接着研究了在氢氟酸和双氧水的混合溶液中Pt纳米颗粒辅助化学刻蚀重掺杂p型单晶硅片的特性。结果表明,当氢氟酸的浓度为1.06 mol/L时,样品表面分布着许多Pt岛链,在硅衬底表面没有观察到任何孔洞;当氢氟酸的浓度上升到5.3 mol/L时,样品表面起伏不平,出现许多大小不一的小丘,岛链状Pt减少;当氢氟酸的浓度增加到26.5 mol/L时,样品表面出现大量的孔洞,Pt岛链进一步减少。通过对样品的剖面结构进行观察,发现硅衬底中形成了致密的介孔,同时还观察到底部含有Pt岛状物的不规则沟槽,并且介孔的生长速率快于沟槽。最后,对上述实验现象的形成机制进行了讨论。