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采用原子层沉积法形成HfO?界面层对Au/Ti/n-GaAs器件势垒高度的调控
摘要: 采用X射线光电子能谱对原子层沉积法制备的n型GaAs衬底上氧化铪(HfO?)薄膜表面进行表征,并通过原子力显微镜分析了GaAs表面HfO?层的形貌。根据器件I-V特性测得:具有3nm和5nm HfO?界面层的Au/Ti/HfO?/n-GaAs结构在300K下的势垒高度(BH)值分别为1.03eV和0.93eV,高于我们制备的Au/Ti/n-GaAs二极管(0.77eV,300K)。这表明金属/GaAs界面的HfO?薄层可作为栅绝缘体用于GaAs金属-氧化物半导体(MOS)电容器和MOS场效应晶体管的势垒高度调控。计算得到3nm和5nm界面层金属-绝缘层-半导体(MIS)器件在400K和60K时的理想因子分别为1.028/2.72eV和1.04/2.58eV。通过Norde方法和各样品温度下的势垒高度高斯分布(GD),计算了器件的偏压相关势垒高度值。320K时,根据GD确定的φb(V)-V曲线显示:3nm MIS二极管在0.70V处的φb(V)值约为1.08eV,5nm MIS二极管在0.58V处约为0.99eV。这些偏压相关势垒高度值与同偏压下Norde方法所得结果高度吻合。
关键词: 金属-绝缘层-半导体(MIS)器件、势垒高度改性与不均匀性、偏压依赖的势垒高度、温度依赖的MIS二极管参数、原子层沉积(ALD)
更新于2025-09-23 15:23:52
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22.3:利用纳米压印光刻技术低成本制备高对比度、高透射率的线栅偏振器
摘要: 本文提出了一种低成本制备大面积线栅偏振器(WGP)的新方法。作为传统后置偏振片和DBEF的潜在替代方案,WGP具有高对比度(CR)和高透射率的优点。目前WGP主要通过电子束直写技术制备,但该方法速度慢且成本高,不适用于大面积应用。随着纳米制造技术(如纳米压印光刻NIL)的发展,可实现大面积WGP的低成本快速制备。此外,通过卷对卷(R2R)纳米压印还能制造柔性偏振器。本文将通过纳米制造实现一种在可见光谱范围内TM透射率约85%、TE透射率低至0.2%的高性能WGP,其对比度可达>450(峰值>3000)。制备过程中将采用原子层沉积(ALD)技术制作压印掩模,从而实现对目标结构的高度精密控制。论文后半部分还将阐述所设计WGP的特性表征,包括透射率、对比度及SEM示意图。我们认为这种低成本制备方法未来有望应用于偏振器的工业化生产。
关键词: 原子层沉积(ALD)、大面积制备、低成本制造、线栅偏振器(WGP)、高对比度、纳米压印光刻(NIL)、高TM透射率
更新于2025-09-23 15:22:29
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通过分子偶极子和金属氧化物解耦半导体-液体结中p-Si(111)光电压的表面复合与势垒高度效应
摘要: 本研究揭示了由半导体、金属氧化物和金属构成的模型光电化学体系中的载流子动力学机制。为分离载流子动力学与催化效应,采用常见催化金属(铂)与外球氧化还原对协同作用。通过电负性芳基基团(对硝基苯基和间二硝基苯基)对硅(111)基底进行表面功能化修饰。X射线光电子能谱分析表明,使用对硝基苯基/甲基混合单层的基底具有高表面质量(低SiOx含量)和低表面复合速率。该基底还展现出预期的正表面偶极矩——p型基底上的整流J-V特性及表面光电压谱测得的正光电压可资佐证。其结构相近的间二硝基苯基则因高SiOx覆盖率和表面复合速率(S>3000 cm/s)表现出较差的电子表面质量。当p型硅功能化表面与水溶液中高浓度(50 mM)甲基紫精(MV2+)接触时,光电化学J-V测试显示开路电压值与实测势垒高度相关;而低浓度(1.5 mM)MV2+实验则呈现显著的表面复合贡献。 进一步研究了原子层沉积金属氧化物(TiO2、Al2O3)和铂沉积对电子及(光)电化学性能的影响。对于间二硝基苯基基底,150℃下沉积非晶态TiO2和Al2O3均降低了表面复合速率。值得注意的是,TiO2沉积导致所有基底的开路电压负向偏移(可能源于ALD-TiO2缺陷能带效应),但后续铂沉积不仅恢复了TiO2沉积造成的效率损失,更使各基底获得最正向的开路电压值。总体而言,本研究证实:(1)当载流子收集动力学过程较快时,p-Si(111)-R器件的性能限制因素是载流子热发射越过势垒而非表面复合;(2)尽管TiO2|Pt提升了所有基底的光电化学性能,但底层(正向)表面偶极矩的有益效应依然存在;(3)铂沉积除提升催化速率外,还能产生有益的电荷分离效应。
关键词: 太阳能燃料、界面偶极子、原子层沉积(ALD)、表面功能化、带边调制、光电化学
更新于2025-09-23 15:22:29
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溶胶-凝胶浸涂法与原子层沉积法在三维纳米弹簧垫上制备ZnO的形貌及电学性能比较
摘要: 我们首次报道了通过溶胶-凝胶法和原子层沉积(ALD)技术在二氧化硅纳米弹簧上制备的ZnO共形涂层在紫外光(光照)和无紫外光(黑暗)条件下的形貌与电学特性。场发射扫描电子显微镜(FESEM)图像显示,两种方法均在纳米弹簧表面形成了共形ZnO涂层。溶胶-凝胶涂层在高浸渍/烧结循环次数下表面出现裂纹,而ALD ZnO薄膜的形貌始终保持光滑无裂纹。溶胶-凝胶ZnO涂层纳米弹簧垫的有效光电导率随涂层厚度增加呈非线性增长,其对应的黑暗环境有效电导率在同一厚度范围内也有所提升。相比之下,ALD ZnO涂层纳米弹簧垫的有效光电导率随涂层厚度增加呈线性增长,其对应的黑暗环境有效电导率同样在该厚度范围内递增。ALD ZnO涂层纳米弹簧垫具有更优异的有效电导率和光电导率,这归因于涂层的均匀性以及较厚溶胶-凝胶ZnO涂层中观察到的裂纹缺失现象。
关键词: 原子层沉积(ALD)、半导体、溶胶-凝胶法、纳米弹簧、场发射扫描电子显微镜、导电性、氧化锌
更新于2025-09-23 15:22:29
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用于热薄膜沉积过程诊断的光学可及模块化反应器的设计与运行
摘要: 本文描述了一种设计简单、光学可视的模块化反应器,用于探究热薄膜沉积过程(如原子层沉积工艺ALD和化学气相沉积CVD)。该反应器标准占地面积为225平方厘米,质量约6.6千克,体积小巧,可便捷作为光学系统??樽榧褂?。其设计结构简单,便于制造且成本相对较低。通过两项红外吸收测量来表征反应器运行特性,从而确定四(二甲氨基)钛和水这两种典型ALD前驱体在ALD常用压力与流量条件下的排空时间。
关键词: 原子层沉积(ALD)、原位、反应器、诊断、化学气相沉积(CVD)、光学池
更新于2025-09-23 15:21:21
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通过原子层沉积(ALD)在硅纳米线上沉积的氧化锌的光学特性
摘要: 在这项工作中,我们报道了通过结合纳米球光刻(NSL)、金属辅助化学蚀刻(MACE)和原子层沉积(ALD)技术合成硅核/氧化锌壳纳米线(SiNWs/ZnO)的概念验证结果。采用X射线衍射、拉曼光谱、扫描和透射电子显微镜对制备的SiNWs/ZnO纳米结构进行了结构特性研究。X射线衍射分析表明所有样品均具有六方纤锌矿结构,晶粒尺寸范围为7-14纳米。通过反射光谱和光致发光光谱研究了样品的光学特性。SiNWs/ZnO样品的光致发光(PL)光谱研究表明缺陷发射带占主导地位,表明所制备的三维ZnO纳米结构存在化学计量比偏差。随着SiNWs蚀刻时间增加,观察到SiNWs/ZnO的PL强度降低,这反映了纳米线长度增加导致光散射增强。这些结果为电子器件和传感器的设计开辟了新前景。
关键词: 纳米球光刻(NSL)、原子层沉积(ALD)、硅纳米线(SiNWs)、金属辅助化学蚀刻(MACE)、氧化锌(ZnO)
更新于2025-09-23 15:21:21
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等离子体增强原子层沉积氮化硅作为刻蚀阻挡层的物理特性研究
摘要: 等离子体增强原子层沉积(PEALD)生长的氮化硅(SiNx)薄膜中,将薄膜质量与湿法刻蚀速率(WER)这一关键性能指标相关联的物理特性研究仍十分有限。对于7纳米以下节点半导体工艺中的刻蚀阻挡层应用而言,实现低WER的SiNx薄膜尤为重要。本研究采用傅里叶变换红外光谱、X射线反射率和椭圆偏振光谱等技术,探究了PEALD SiNx薄膜中氢浓度、氢键状态、体相密度、残留杂质浓度与WER之间的关联。通过调节工艺温度(270°C-360°C)和等离子体气体组分(N2/NH3或Ar/NH3),使用六氯乙硅烷和空心阴极等离子体源制备了一系列SiNx薄膜,以分析上述因素对WER的影响。研究发现:氢浓度变化及氢键状态差异会导致体相密度改变,进而引起WER变化;氢键浓度与WER呈线性关系,而体相密度与WER呈反比关系。与PECVD SiNx工艺类似,氢键浓度降低源于(1)热活化或(2)等离子体激发物种的作用。但与硅烷(SiH4)基PECVD SiNx不同,PEALD SiNx的WER还受硅前驱体残留杂质(如氯杂质)影响。据此提出了HF湿法刻蚀中受氢键状态或残留杂质影响的WER机制:SiNx中因氢键状态差异导致的胺碱性位移,以及Cl杂质含量引起的硅亲电性变化,是影响PEALD工艺WER的主要机理。
关键词: 等离子体增强原子层沉积(PEALD)、体膜密度、六氯乙硅烷(HCDS)、湿法刻蚀速率(WER)、氮化硅、氢/氯含量、原子层沉积(ALD)、氢键状态
更新于2025-09-23 15:21:01
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采用原子层沉积氧化铝对MCz硅上AC耦合n-in-p像素探测器进行加工
摘要: 我们报道了在磁控直拉硅衬底上制备电容耦合(交流)n+-in-p像素探测器的研究。我们的器件采用原子层沉积(ALD)生长的氧化铝(Al2O3)薄膜作为介质和场绝缘层,替代常用的二氧化硅(SiO2)。早期研究表明,Al2O3薄膜具有高负氧化物电荷特性,因此可替代像素间的p-stop/p-spray绝缘注入层。此外,由于其高介电常数,Al2O3能提供远高于SiO2的电容密度,从而实现更高效的像素电容耦合。研究还采用金属氮化钛(TiN)偏置电阻替代穿通或poly-Si电阻。通过电容-电压、电流-电压测试以及2 MeV质子微探针对所得器件进行表征,结果显示Al2O3介质具有预期的强负电荷特性、像素大面积区域均匀的电荷收集效率以及可接受的漏电流密度。
关键词: 电容耦合,氧化铝,原子层沉积(ALD),像素探测器
更新于2025-09-19 17:13:59
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[2019年IEEE脉冲功率与等离子体科学会议(PPPS) - 美国佛罗里达州奥兰多(2019.6.23-2019.6.29)] 2019年IEEE脉冲功率与等离子体科学会议(PPPS) - NS激光冲击喷丸的二维模拟
摘要: 我们报道了H2高压退火(HPA)对采用Al2O3/HfO2栅堆叠的In0.7Ga0.3As MOS电容器和量子阱(QW)MOSFET的影响。在300°C、H2环境及20个大气压的工艺条件下进行HPA后,观察到Al2O3/HfO2栅堆叠InGaAs MOS电容器的电容-电压(CV)特性显著改善,如等效氧化层厚度减小且积累区频率色散降低,界面态密度(Dit)降低了20%。随后我们将HPA工艺引入亚100纳米In0.7Ga0.3As QW MOSFET的制备中以研究其影响。经HPA处理后,Lg=50纳米的器件亚阈值摆幅(SS)提升至105 mV/十倍频程,而未采用HPA工艺的参考器件为130 mV/十倍频程。最后通过恒定电压应力(CVS)进行可靠性评估,结果表明HPA工艺能有效抑制CVS过程中阈值电压(ΔVT)的漂移。这些改善归因于H2环境下HPA工艺对高k介质层氧化物陷阱和界面陷阱的有效钝化作用。
关键词: 界面陷阱密度(Dit)、亚阈值摆幅(SS)、高压退火、原子层沉积(ALD)、InGaAs MOSFET
更新于2025-09-19 17:13:59
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P-9.1:基于量子点的分布式布拉格反射镜结构彩色转换器及其在微型LED中的应用
摘要: 通过原子层沉积(ALD)生长的双功能TiO?/Al?O?分布式布拉格反射镜(DBR)纳米叠层结构,已证实可提升量子点(QD)LED的光提取效率。利用TFCalc软件对DBR进行模拟与优化后,该结构展现出优异且可调的光学特性以及可靠的防潮屏障性能。将这些DBR集成于量子点LED中,能显著增强红光发射并大幅降低蓝光透射率,从而实现卓越的色彩转换效果。此外,此类DBR通过阻隔量子点与水汽接触,可显著延长量子点寿命。这些成果凸显了DBR在QLED及量子点LED领域的应用潜力。
关键词: 原子层沉积(ALD)、模拟、分布式布拉格反射器(DBR)、水蒸气透过率(WVTR)、光提取效率
更新于2025-09-19 17:13:59