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等离子体增强原子层沉积过程中的高能离子及其在调控材料性能中的作用
摘要： 等离子体增强原子层沉积（PEALD）在具有精确生长控制的纳米级薄膜合成中占据了重要地位。除了PEALD中高活性中性自由基对薄膜生长的公认贡献外，等离子体曝光过程中产生的离子也起着重要作用。本工作报道了在商用200毫米远程感应耦合等离子体ALD系统中，使用射频衬底偏压时，通常用于PEALD的等离子体（O2、H2、N2）在接地和偏置衬底上曝光期间的离子能量和通量特性的测量。利用栅控减速场能量分析仪获得了IFEDFs，并研究了变化的ICP功率、压力和偏压条件对这三种反应性等离子体的离子能量和通量特性的影响?；诖覫FEDFs导出的能量和通量参数，研究了使用这些等离子体沉积的三种材料示例——TiOx、HfNx和SiNx的特性。材料特性根据每个ALD周期内传递给生长薄膜的总离子能量剂量进行分析，该剂量是平均离子能量、总离子通量和等离子体曝光时间的乘积。材料特性对离子能量剂量的响应因控制方式不同而异：通过射频衬底偏压增强离子能量，或在不施加偏压的情况下通过增加等离子体曝光时间。这表明材料特性受离子能量是否超过与物理原子位移或PEALD期间离子诱导化学反应激活相关的能量势垒的影响。此外，一旦通过射频衬底偏压将离子能量增强超过这些阈值势垒，材料特性就成为增强离子能量及其在等离子体曝光期间增强持续时间的函数。这些结果加深了对高能离子与随后材料特性之间关系的理解，例如通过提供PEALD期间基于离子能量剂量的材料特性能量图。这证明了在PEALD期间测量和控制离子能量和通量特性如何为合成具有所需材料特性的纳米级薄膜提供平台。
关键词： 离子能量剂量，离子能量通量，离子轰击，原子层沉积，减速场能量分析仪，薄膜，衬底偏压，离子通量，离子能量控制，减速场能量分析仪，等离子体原子层沉积
更新于2025-09-23 15:21:21
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衬底偏压及衬底/等离子体发生器间距对PACVD法合成a-C:H:SiOx薄膜性能的影响
摘要： 本文通过结合脉冲双极衬底偏压的等离子体辅助化学气相沉积法，利用氩气与聚苯甲基硅氧烷蒸气的混合气体，在硅(100)和玻璃衬底上合成了a-C:H:SiOx薄膜。通过控制衬底偏压负脉冲幅值、衬底与等离子体发生器间距等工艺参数，研究了a-C:H:SiOx薄膜的形成过程。采用纳米压痕技术、原子力显微镜、傅里叶变换红外光谱和拉曼光谱分析了薄膜的物理力学特性，并通过静滴法使用水-甘油混合液体测定了接触角和表面自由能。研究发现薄膜性能与采用?；て矫嫣秸氩饬康某牡桌胱拥缌髅芏认喙?。结果表明：在较小衬底/等离子体发生器间距及最佳衬底偏压条件下制备的薄膜具有更高的sp3键合碳含量，因而表现出更高的硬度、杨氏模量和抗塑性变形能力。同时该a-C:H:SiOx薄膜展现出优异疏水性（水接触角约91°）和较低的总表面自由能（约17.9 mN/m）。
关键词： a-C:H:SiOx薄膜，等离子体辅助化学气相沉积（PACVD），拉曼光谱，衬底偏压，傅里叶变换红外光谱（FTIR），润湿性
更新于2025-09-23 15:21:21
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[2018年IEEE第六届宽禁带功率器件与应用研讨会（WiPDA） - 美国佐治亚州亚特兰大（2018.10.31-2018.11.2）] 2018年IEEE第六届宽禁带功率器件与应用研讨会（WiPDA） - 衬底偏压对E模GaN-on-Si HEMT导通损耗的影响
摘要： 先前研究发现，在软开关、MHz频率功率转换器中使用的硅基氮化镓（GaN-on-Si）高电子迁移率晶体管（HEMTs）存在较大的输出电容损耗（COSS）。本文通过源极与硅衬底间的背栅偏压，研究了商用GaN HEMTs的电容特性。小信号电容显著降低——650V HEMT最高降低2倍，100V HEMT最高降低4倍——表明漏极-衬底电容是总输出电容的重要组成部分。这部分电容似乎导致了时间常数达秒量级的陷阱-去陷阱效应。我们通过在Sawyer-Tower电路中测试施加负衬底偏压的100V GaN HEMT进行验证，发现相比衬底短路状态，COSS损耗最高可降低30%。
关键词： 索耶-塔电路、COSS损耗、电容特性、氮化镓-on-硅高电子迁移率晶体管、衬底偏压
更新于2025-09-04 15:30:14