薄膜材料研究中的XRD技术 被引量：7

1

作者 周元俊 谢自力 +8 位作者 张荣 刘斌 李弋 张曾 傅德颐 修向前 韩平 顾书林 郑有炓 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2009年第2期108-114,共7页

晶格参数、应力、应变和位错密度是薄膜材料的几个重要的物理量,X射线衍射(XRD)为此提供了便捷而无损的检测手段。分别从以上几个方面阐述了XRD技术在薄膜材料研究中的应用:介绍了采用XRD测量半导体薄膜的晶格参数;结合晶格参数的测量... 晶格参数、应力、应变和位错密度是薄膜材料的几个重要的物理量,X射线衍射(XRD)为此提供了便捷而无损的检测手段。分别从以上几个方面阐述了XRD技术在薄膜材料研究中的应用:介绍了采用XRD测量半导体薄膜的晶格参数;结合晶格参数的测量讨论了半导体异质结构的应变与应力;重点介绍了利用Mosaic模型分析位错密度,其中比较了几种不同的通过XRD处理Mosaic模型,且讨论了它们计算位错密度时的优劣。综合XRD技术的理论及在以上几个方面的最新研究进展,对XRD将来的发展做出了展望。 展开更多

关键词 X射线衍射 晶格参数 应力 应变 位错密度 Mosaic模型

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MOCVD生长的全组分InGaN材料 被引量：2

2

作者 徐峰 吴真龙 +5 位作者 邵勇 徐洲 刘启佳 刘斌 谢自力 陈鹏 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2009年第5期274-278,300,共6页

利用金属有机物化学气相淀积(MOCVD)方法在C面蓝宝石衬底上制备了全组分InGaN薄膜,通过改变生长温度和In/Ga比例成功调控了InGaN合金组分和带隙宽度。利用不同的物理表征手段系统研究了InGaN薄膜的晶体结构和光电学性质,XRD和Hall等测... 利用金属有机物化学气相淀积(MOCVD)方法在C面蓝宝石衬底上制备了全组分InGaN薄膜,通过改变生长温度和In/Ga比例成功调控了InGaN合金组分和带隙宽度。利用不同的物理表征手段系统研究了InGaN薄膜的晶体结构和光电学性质,XRD和Hall等测试结果表明:富Ga的InGaN薄膜具有较好的晶体质量,背景电子浓度基本均比富In的InGaN低一个数量级。同时,结合光致发光谱和光学透射谱研究了InGaN合金带隙随In组分的变化关系。 展开更多

关键词 INGAN X射线衍射 原子力显微镜 X射线光电子能谱 喇曼散射

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PECVD法氮化硅薄膜生长工艺的研究 被引量：20

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作者 陶涛 苏辉 +7 位作者 谢自力 张荣 刘斌 修向前 李毅 韩平 施毅 郑有炓 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2010年第5期267-272,303,共7页

采用等离子体增强化学气相沉积法(PECVD),在单晶硅衬底(100)上成功制备了不同生长工艺条件下的氮化硅薄膜。分别采用XP-2台阶仪、椭圆偏振仪等手段测试了薄膜的厚度、折射率、生长速率等参数。并采用原子力显微镜(AFM)研究了薄膜的表面... 采用等离子体增强化学气相沉积法(PECVD),在单晶硅衬底(100)上成功制备了不同生长工艺条件下的氮化硅薄膜。分别采用XP-2台阶仪、椭圆偏振仪等手段测试了薄膜的厚度、折射率、生长速率等参数。并采用原子力显微镜(AFM)研究了薄膜的表面形貌。结果表明,温度和射频功率是影响薄膜生长速率的主要因素,生长速率变化幅度可以达到230nm/min甚至更高。对于薄膜折射率和成分影响最大的是NH3流量,折射率变化范围可以达到2.7～1.86。分析得出受工艺参数调控的薄膜生长速率对薄膜的性质有重要影响。 展开更多

关键词 等离子体增强化学气相沉积法 氮化硅薄膜 生长速率 折射率 硅衬底

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4H-SiC外延中的缺陷及其对肖特基二极管的影响 被引量：2

4

作者 陈刚 陈雪兰 +2 位作者 柏松 李哲洋 韩平 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2008年第S1期247-249,共3页

研究了4H-SiC外延片中的缺陷对制作出的Ni/4H-SiC肖特基势垒二极管的电学性能的影响。SiC的外延生长是通过LPCVD外延设备在偏8°的(0001)Si面4H-SiC单晶片上进行的,衬底材料来自外购,同质生长的SiC外延层掺杂为n型,掺杂浓度5×1... 研究了4H-SiC外延片中的缺陷对制作出的Ni/4H-SiC肖特基势垒二极管的电学性能的影响。SiC的外延生长是通过LPCVD外延设备在偏8°的(0001)Si面4H-SiC单晶片上进行的,衬底材料来自外购,同质生长的SiC外延层掺杂为n型,掺杂浓度5×1015cm-3,厚度为10μm。通过对外延好的4H-SiC片进行2cm×2cm划片,使用扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)及喇曼光谱多种测试手段对边长为2cm的方形SiC外延材料的表面形貌、缺陷和晶型进行了分析研究,制作了简单的Ni/4H-SiC肖特基势垒二极管,制造的二极管为直径110μm的圆形。简述了制作肖特基势垒二极管的相关工艺流程;通过电学测试得到了性能较好的特性参数为理想因子n=1.24,势垒高度=0.87eV,击穿电压在650V。 展开更多

关键词 4H-SIC 缺陷 肖特基二极管 理想因子 势垒高度 测试

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4H-SiC欧姆接触与测试方法研究 被引量：5

5

作者 陈刚 柏松 +1 位作者 李哲阳 韩平 《固体电子学研究与进展》 CAS CSCD 北大核心 2008年第1期38-41,共4页

主要针对不同金属和工艺条件下的4H-SiC欧姆接触特性进行对比研究,形成4H-SiC的优良欧姆接触的最佳条件。通过TLM方法结合四探针测量得到特征接触电阻率,测得NiCr和Ni与4H-SiC的最佳特征接触电阻率分别达到ρc=9.02×10-6Ω.cm2,ρc... 主要针对不同金属和工艺条件下的4H-SiC欧姆接触特性进行对比研究,形成4H-SiC的优良欧姆接触的最佳条件。通过TLM方法结合四探针测量得到特征接触电阻率,测得NiCr和Ni与4H-SiC的最佳特征接触电阻率分别达到ρc=9.02×10-6Ω.cm2,ρc=2.22×10-7Ω.cm2,能够很好满足SiC器件的需要。 展开更多

关键词 碳化硅 欧姆接触 特征接触电阻率 退火

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采用场板和边缘终端技术的大电流Ni／4H-SiCSBDs 被引量：2

6

作者 陈刚 秦宇飞 +2 位作者 柏松 李哲洋 韩平 《固体电子学研究与进展》 CAS CSCD 北大核心 2009年第4期611-614,共4页

研究了4H-SiC低缺陷密度外延层的制造和Ni/SiC肖特基势垒二极管的正、反向电学特性。采用了偏8°4H-SiC衬底上台阶控制外延方法进行同质外延,外延温度1580℃,最后得到了低缺陷密度的3英寸外延片。采用了原子力显微镜和扫描电子显微... 研究了4H-SiC低缺陷密度外延层的制造和Ni/SiC肖特基势垒二极管的正、反向电学特性。采用了偏8°4H-SiC衬底上台阶控制外延方法进行同质外延,外延温度1580℃,最后得到了低缺陷密度的3英寸外延片。采用了原子力显微镜和扫描电子显微镜进行了测试。在外延片上进行的Ni/4H-SiC肖特基势垒二极管的制造,采用了B+离子注入形成的一个非晶区域作为边缘终端,然后使用经过1000℃下退火10min的PECVD生长的SiO2作为场板介质。最终得到的Ni/4H-SiC肖特基势垒二极管的理想因子为1.03,势垒高度为1.6eV,在反向偏压1102V时,漏电流密度只有1.15×10-3A/cm2。在正向压降3.5V时得到了7.47A的大电流输出,特征导通电阻为6.22Ω.cm2。 展开更多

关键词 碳化硅 退火 肖特基势垒 理想因子 势垒高度 离子注入

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氢化物气相外延生长的GaN厚膜中位错密度计算 被引量：1

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作者 刘战辉 修向前 +6 位作者 张荣 谢自力 颜怀跃 施毅 顾书林 韩平 郑有炓 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2008年第S1期190-192,201,共4页

采用两种不同的方法分别确定了在c面蓝宝石上用氢化物气相外延(HVPE)法生长的六方相的GaN厚膜中的位错密度。首先,利用选择性化学腐蚀方法研究了GaN膜中的晶体缺陷,研究区分了位错的不同类型,发现在HVPEGaN贯通位错占主导地位。由腐蚀... 采用两种不同的方法分别确定了在c面蓝宝石上用氢化物气相外延(HVPE)法生长的六方相的GaN厚膜中的位错密度。首先,利用选择性化学腐蚀方法研究了GaN膜中的晶体缺陷,研究区分了位错的不同类型,发现在HVPEGaN贯通位错占主导地位。由腐蚀后形成的腐蚀坑数量可以直接来确定膜中的位错密度。此外,研究了用特定的X射线衍射峰半峰宽数据计算得到位错密度的方法。结果表明,HVPE生长的六方相的GaN厚膜中的位错密度为109～1010cm-2,而且两种方法所得到的结果相符合。 展开更多

关键词 位错 氮化镓 氢化物气相外延 X射线衍射

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AlN/Si(111)衬底上4H-SiC的CVD外延生长研究

8

作者 吴军 王荣华 +6 位作者 韩平 梅琴 刘斌 谢自力 修向前 张荣 郑有炓 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2008年第S1期262-265,共4页

利用CVD的方法在Al N/Si(111)衬底上成功实现了4H-SiC薄膜的异质外延生长,用高分辨X射线衍射仪(HRXRD)、扫描电子显微镜(SEM)、喇曼散射(Raman scattering)对所得样品的结构特征、表面形貌等进行了表征测量。XRD测量结果显示得到的SiC... 利用CVD的方法在Al N/Si(111)衬底上成功实现了4H-SiC薄膜的异质外延生长,用高分辨X射线衍射仪(HRXRD)、扫描电子显微镜(SEM)、喇曼散射(Raman scattering)对所得样品的结构特征、表面形貌等进行了表征测量。XRD测量结果显示得到的SiC薄膜具有单一的晶体取向;Raman散射谱线初步表明得到的SiC薄膜为4H型态。衬底温度过低,不利于Si、C原子选择合适的格点位置成键,外延薄膜晶体质量不高;衬底温度过高,H2的刻蚀作用和表面原子的解吸附作用增强,不利于SiC的成核生长。C/Si比过小,薄膜表面会形成Si的小液滴;C/Si比过大,薄膜中会产生Si空位形式的微缺陷。因此,研究表明在Al N/Si(111)衬底上外延4H-SiC的最佳衬底温度为1230~1270℃,较为理想的C/Si比值为1.3。 展开更多

关键词 AlN/Si(111)衬底 4H-SiC薄膜 异质外延 碳硅比

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湿法化学腐蚀研究GaN薄膜中的位错

9

作者 赵红 韩平 +5 位作者 梅琴 刘斌 陆海 谢自力 张荣 郑有炓 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2008年第S1期171-174,共4页

采用湿法化学腐蚀结合扫描电子显微镜、阴极荧光谱仪手段对GaN(0001)/Al2O3中的位错进行了研究。实验以熔融的浓度比为1∶1的KOH-NaOH溶液加入质量分数为10%的MgO,对样品进行腐蚀处理,得出优化腐蚀温度400℃、腐蚀时间2.5min。通过对Ga... 采用湿法化学腐蚀结合扫描电子显微镜、阴极荧光谱仪手段对GaN(0001)/Al2O3中的位错进行了研究。实验以熔融的浓度比为1∶1的KOH-NaOH溶液加入质量分数为10%的MgO,对样品进行腐蚀处理,得出优化腐蚀温度400℃、腐蚀时间2.5min。通过对GaN样品表面及剖面的扫描电子显微镜(SEM)图像和阴极荧光CL谱线图、影像图的分析,获得了GaN薄膜中存在的螺位错、刃位错和混合位错的分布特性及密度,并发现薄膜中的位错自衬底沿生长方向延伸,且随薄膜厚度的增加而密度减少。实验还研究了腐蚀前后GaN光学性质的改变,发现造成影像图中位错被明亮的六角坑包围的原因是应力自衬底沿生长方向逐步释放影像,致使逐层腐蚀后薄膜的CL谱带边发光峰红移,且发光强度增强。 展开更多

关键词 氮化镓 位错 扫描电子显微镜 阴极荧光谱

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MOCVD生长Mn掺杂GaN薄膜的结构与磁学性能研究

10

作者 崔旭高 张荣 +4 位作者 陶志阔 李鑫 修向前 谢自力 郑有炓 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2008年第S1期129-132,共4页

用MOCVD技术在[0001]取向的蓝宝石衬底上生长出Mn掺杂的GaN薄膜。测试结果表明,Mn掺杂浓度小于2.7%时没有第二相物质出现。Raman谱结果表明,由于Mn离子的介入,替换了Ga位的阳离子,从而使得A1(LO)模的振动峰向低频方向移动。ESR结果表明... 用MOCVD技术在[0001]取向的蓝宝石衬底上生长出Mn掺杂的GaN薄膜。测试结果表明,Mn掺杂浓度小于2.7%时没有第二相物质出现。Raman谱结果表明,由于Mn离子的介入,替换了Ga位的阳离子,从而使得A1(LO)模的振动峰向低频方向移动。ESR结果表明,二价的Mn离子替换了三价的Ga离子,尽管如此,薄膜还是仅仅表现出顺磁性。通过Brillouin函数拟合以及ESR结果综合考虑可得,Mn在GaN晶格中的存在状态是孤立的二价顺磁性离子。 展开更多

关键词 锰掺杂氮化稼 金属有机化学气相淀积 磁性

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N掺杂ZnO薄膜的接触特性 被引量：1

11

作者 单正平 顾书林 +6 位作者 朱顺明 刘伟 刘少波 刘雪冬 汤琨 张荣 郑有炓 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第3期503-507,共5页

氧化锌(ZnO)是一种直接带隙半导体材料,室温下带隙为3.37eV,激子束缚能为60meV。ZnO因其优越的光电特性在高亮度蓝紫光发光器件、紫外探测器件和短波长激子型激光器等方面具有广阔的应用前景。而要实现大功率的光电器件,稳定可靠的欧姆... 氧化锌(ZnO)是一种直接带隙半导体材料,室温下带隙为3.37eV,激子束缚能为60meV。ZnO因其优越的光电特性在高亮度蓝紫光发光器件、紫外探测器件和短波长激子型激光器等方面具有广阔的应用前景。而要实现大功率的光电器件,稳定可靠的欧姆接触是必需的。研究了氮气氛条件下,不同温度快速退火对氮掺杂ZnO样品的电学性质以及Ni/Au与其接触特性的影响。原生样品表现为弱的肖特基接触,适当温度退火后,由肖特基转成了欧姆接触,650℃退火后得到最小比接触电阻率8×10-4Ω·cm2。霍尔测量表明550℃快速退火后,样品的导电类型由p型转变成了n型。采用AES和GXRD分别研究了不同退火温度下Au、Ni、Zn、O的深度分布变化及退火后所生成的合金相。实验结果表明,退火所导致的薄膜电学性质的变化以及界面态和表面态的增加是接触特性变化的原因。 展开更多

关键词 N掺杂ZnO NI/AU 快速退火 欧姆接触

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一维AlN纳米结构制备进展 被引量：1

12

作者 童麟 谢自力 +4 位作者 修向前 张琦 聂超 刘斌 张荣 《微纳电子技术》 CAS 2007年第9期868-874,905,共8页

采用CVD、碳纳米管模板法等方法已经制成了纳米线、纳米管等多种结构;同时研制成功多种一维纳米结构的阵列。用CVD方法合成的AlN纳米线直径为几十纳米、纳米线长度可以达到几十微米;用碳纳米管模板法可以控制AlN纳米线的直径。同时,AlN... 采用CVD、碳纳米管模板法等方法已经制成了纳米线、纳米管等多种结构;同时研制成功多种一维纳米结构的阵列。用CVD方法合成的AlN纳米线直径为几十纳米、纳米线长度可以达到几十微米;用碳纳米管模板法可以控制AlN纳米线的直径。同时,AlN纳米线也已经在场致发射的研究领域得到应用。综述了AlN一维纳米结构材料的制备方法,分析研究了AlN一维纳米结构的合成反应机理和材料特性。 展开更多

关键词 氮化铝 一维 纳米结构

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掺Er Si/Al_2O_3多层薄膜光致发光性质的研究

13

作者 石卓琼 王军转 +2 位作者 施毅 濮林 郑有炓 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2008年第S1期368-371,共4页

用脉冲激光沉积(PLD)的方法生长了掺Er Si(2nm)/Al2O3(1.5nm)多层薄膜,后期对其进行不同温度下的快速热退火(RTA)处理。在非Er离子(Er3+)共振激发476nm激光激发下,该薄膜得到来自于Er3+的室温特征光致发光(PL)谱,波峰波长为1.54μm,说... 用脉冲激光沉积(PLD)的方法生长了掺Er Si(2nm)/Al2O3(1.5nm)多层薄膜,后期对其进行不同温度下的快速热退火(RTA)处理。在非Er离子(Er3+)共振激发476nm激光激发下,该薄膜得到来自于Er3+的室温特征光致发光(PL)谱,波峰波长为1.54μm,说明这种掺ErSi/Al2O3多层薄膜存在间接激发发光过程,退火得到的纳米Si在其中起到感光剂作用。分析了不同的退火温度对薄膜发光强度的影响,发现退火温度700℃时薄膜发光最强,其强度是同种方法制备的掺ErAl2O3薄膜的39倍。进一步结合不同退火温度下薄膜的喇曼散射谱分析发现,700℃退火的薄膜中Si虽然仍为非晶,但其中已出现数量较多的纳米Si团簇,它们是Er3+1.54μm发光的有效感光剂,增强了Er3+发光。而当温度高于700℃后,薄膜中纳米Si团簇已逐渐结晶,出现纳米Si晶粒,同时这种纳米Si晶粒尺寸随温度升高而变大、数量变少,带来的是作为感光剂的纳米Si数量的减少,导致Er3+薄膜发光强度减弱。因此在远低于纳米Si结晶所需的温度(一般需要高于900℃)下实现了掺ErSi/Al2O3多层薄膜中Er3+1.54μm的最优发光。 展开更多

关键词 纳米硅 能量转移 感光剂 铒 光致发光

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生长温度对Si_(1-x)Ge_x∶C薄膜特性的影响

14

作者 葛瑞萍 韩平 +5 位作者 吴军 俞斐 赵红 谢自力 张荣 郑有炓 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2008年第S1期294-297,共4页

用化学气相淀积方法,在Si(100)衬底上生长Ge组分渐变的Si1-xGex∶C合金薄膜。用X射线衍射(XRD)、喇曼散射光谱(Raman)、能量色散谱(EDS)等对所得到的样品进行了表征测量,着重研究了Si1-xGex∶C合金层生长温度对样品结构特征的影响。结... 用化学气相淀积方法,在Si(100)衬底上生长Ge组分渐变的Si1-xGex∶C合金薄膜。用X射线衍射(XRD)、喇曼散射光谱(Raman)、能量色散谱(EDS)等对所得到的样品进行了表征测量,着重研究了Si1-xGex∶C合金层生长温度对样品结构特征的影响。结果表明,Si1-xGex∶C合金层中的Ge原子浓度沿表面至衬底方向逐渐降低,其平均组分随着生长温度的升高而降低,这与较高生长温度(760～820℃)所导致的原子扩散效应相关;Si1-xGex∶C合金薄膜具有单一的晶体取向,薄膜的晶体质量随着温度的升高而降低。Si1-xGex∶C/Si样品载流子浓度沿衬底至表面方向逐渐上升且Si1-xGex∶C合金层总体呈p型导电,对其导电分布特性进行了分析研究。 展开更多

关键词 Si1-xGex∶C合金薄膜 化学气相淀积 生长温度 载流子

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In_(0.2)Ga_(0.8)N化合物肖特基太阳电池

15

作者 薛俊俊 赵红 +3 位作者 陈敦军 谢自力 张荣 郑有炓 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2008年第S1期213-215,230,共4页

制备了一个Au/Pt/In0.2Ga0.8N肖特基原型太阳电池。采用热电子发射(TE)模型和热电子场发射(TFE)模型拟合了肖特基的正向I-V曲线,结果显示两种模型计算所得到的肖特基势垒高度和理想因子非常相近,表明所制备的In0.2Ga0.8N肖特基的电流输... 制备了一个Au/Pt/In0.2Ga0.8N肖特基原型太阳电池。采用热电子发射(TE)模型和热电子场发射(TFE)模型拟合了肖特基的正向I-V曲线,结果显示两种模型计算所得到的肖特基势垒高度和理想因子非常相近,表明所制备的In0.2Ga0.8N肖特基的电流输运机制主要体现为热电子发射。当采用功率密度为300mW/cm2的氙灯照射时,In0.2Ga0.8N肖特基太阳电池呈现出的开路电压为0.91V,短路电流密度为7mA/cm2,填充因子为0.45,功率转换效率为0.95%。 展开更多

关键词 氮化铟镓 化合物半导体 肖特基 太阳电池

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阳极氧化法制备氧化铝纳米线

16

作者 徐洲 濮林 +3 位作者 林子夏 李兴华 潘力佳 施毅 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2010年第6期340-344,356,共6页

将Al片在较高的电压下进行阳极氧化,制备了氧化铝纳米线。其形成机制主要是多孔氧化铝膜生长的同时,其微结构单元阵列在薄膜应力作用下沿薄壁处破裂,从而生成了氧化铝纳米线。扫描电镜和透射电镜观测表明,所得产物结构外形基本一致,呈... 将Al片在较高的电压下进行阳极氧化,制备了氧化铝纳米线。其形成机制主要是多孔氧化铝膜生长的同时,其微结构单元阵列在薄膜应力作用下沿薄壁处破裂,从而生成了氧化铝纳米线。扫描电镜和透射电镜观测表明,所得产物结构外形基本一致,呈凹柱面正三棱柱形,表观直径约30～300nm,长度为几微米至数十微米。采用BET法对产物的比表面积进行测量,实验值为5.8×104m2/kg,接近于理论计算值6.2×104m2/kg。实验表明,这种氧化铝一维纳米结构材料对超小Ag和CdS纳米颗粒具有较强的吸附能力,对很难用传统的过滤和离心沉淀法去除的超小纳米颗粒(直径小于10nm)也能做到有效吸附,有望成为超级吸附与过滤材料。 展开更多

关键词 氧化铝纳米线 多孔氧化铝膜 阳极氧化 吸附 纳米颗粒

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