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《华中科技大学》 2007年
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脉冲激光沉积法制备β-FeSi_2半导体薄膜的研究

周幼华  
【摘要】: 半导体β-FeSi_2是一种潜在的性能优良的发光、光电、热电、太阳能电池材料,它可用于制作薄膜光电器件、薄膜太阳能电池、热电器件、磁性半导体器件。β-FeSi_2也是一种环保型半导体材料,其从制造、使用和废弃都可以不对生态造成破坏。论文首先综述了β-FeSi_2的基本性能、应用前景、常用的制备方法及国内外研究现状;本学位论文是围绕脉冲激光沉积法制备β-FeSi_2薄膜而开展的一系列的研究工作。 (1)采用分析纯的Fe粉和Si粉为原料合成了FeSi_2合金,研究了硅粉和铁粉合成FeSi_2的动力学过程。 (2)研究了飞秒激光作用在FeSi_2合金靶、Bi_4Ti_3O_(12)陶瓷靶、Cu单质靶上等离子体羽的一般规律;研究了飞秒激光作用产生的等离子体的传输规律。 (3)将飞秒脉冲激光沉积法(fsPLD, femtosecond Pulse Laser Deposition)引入到β-FeSi_2薄膜的制备工艺中,并与准分子(excimer)激光沉积法进行了比较,得到了脉冲激光沉积β-FeSi_2薄膜的适宜条件;采用飞秒脉冲激光沉积法在Si(100)、Si(111)衬底上制备了单相均匀连续的β-FeSi_2薄膜,有效的解决了传统脉冲激光沉积法中产生大量微米级的微滴的技术缺陷。 (4)研究了fsPLD在沉积β-FeSi_2薄膜过程中,在不同的衬底上、不同的沉积温度和退火温度下,β-FeSi_2薄膜的生长规律。研究了β-FeSi_2/Si薄膜的生长和Si衬底取向之间的关联性。 (5)采用fsPLD +固相反应法(RDE, Solid-state Reaction Epitaxy)在Si(100)和Si(111)衬底上制备了β-FeSi_2薄膜,这是脉冲激光沉积β-FeSi_2薄膜的一种新的尝试。 (6)采用X射线衍射仪(XRD, X-Ray Diffraction)、扫描探针显微镜(SPM, Scan Probe Microscope)、场扫描电镜(FSEM, Field Scan Electron Microscope)、能谱仪(EDS, Energy-Dispersive X-Ray Spectroscopy)、显微激光拉曼光谱仪(MRS, Micro Raman spectrophotometer)、背散射(EBSD, Electron Back Scattering Diffraction)、高分辨透射电镜(HRTEM, High Resolution Transmission Electron Microscopy)等仪器研究了薄膜的结构、组分、表面形貌;采用紫外可见光光谱仪(UV-VIS-NIR spectrophotometer)、傅立叶红外光谱仪(FTIR,Fourier- Transform Infrared Spectrophotometer)研究了薄膜的光学性质;在室温下观察到了β-FeSi_2薄膜在1.53μm的光致发光;薄膜的直接能隙约为0.85eV。 (7)将在500℃的温度下沉积并保温5 h的β-FeSi_2/Si(100)薄膜制作成霍尔元件,在多功能物性测量系统(PPMS, Physical Properties Measurement System)中测得该样品的电阻率ρ1为8.28×10-3 ?cm,霍耳系数RH=4.3×102 m3/coul,该薄膜样品为P型半导体。在500℃的温度下沉积并保温5 h的β-FeSi_2/Si(100)和β-FeSi_2/Si(111)薄膜样品的I-V特性曲线观察到0.22 V和0.25 V光生伏特。 (8)采用飞秒脉冲激光沉积在Si衬底上制备了多晶钛酸铋铁电薄膜。在室温下的制备的Bi_4Ti_3O_(12)薄膜呈高c轴取向的;衬底温度为500℃的温度时,Bi_4Ti_3O_(12)薄膜呈高a轴取向的。测量了所制备的Bi_4Ti_3O_(12)薄膜铁电特性和I-V特性;通过建立一个分布参数电路模型讨论了铁电特性和I-V特性曲线之间的关联性。
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TN304.055

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【引证文献】
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1 许士才;β-FeSi_2半导体薄膜的制备及性能的研究[D];山东师范大学;2011年
2 马玉英;脉冲激光沉积(PLD)制备β-FeSi_2薄膜及性能研究[D];山东师范大学;2011年
3 高恒蛟;提高热电材料β-FeSi_2转化率的工艺研究[D];兰州理工大学;2011年
【参考文献】
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1 姚振钰,任治璋,王向明,刘志凯,黄大定,秦复光,林兰英;用质量分离的低能离子束外延法生长β-FeSi_2半导体外延膜的初步研究[J];半导体学报;1992年08期
2 李慧,马辉,丁维清,秦复光;Si(111)衬底上IBE法外延生长β-FeSi_2薄膜的研究[J];半导体学报;1997年04期
3 李成,末益崇,长谷川文夫;电致发光谱测量β- FeSi_2-Si异质结载流子限制(英文)[J];半导体学报;2005年02期
4 陈向东,王连卫,林贤,林成鲁,邹世昌;退火条件对β—FeSi_2形成的影响[J];半导体学报;1995年10期
5 王连卫,沈勤我,林贤,林成鲁,邹世昌,庄志诚;β-FeSi_2/SIMOX──一种新结构的光电子材料[J];半导体学报;1996年04期
6 周岳亮,赵维义;脉冲激光淀积高温超导薄膜的几个技术问题[J];低温物理学报;1999年01期
7 李晓娜,聂冬,董闯;碳掺杂β-FeSi_2薄膜的电子显微学研究[J];电子显微学报;2002年01期
8 周芸,周兆,沈容;机械合金化制备β-FeSi_2热电材料的研究[J];粉末冶金技术;2004年04期
9 林成鲁,王连卫,陈向东,沈勤我,郑立荣,倪如山;硅上β-FeSi_2的超高真空镀膜外延及其光学性质研究[J];光电子·激光;2000年03期
10 徐至展,L.Vigroux,F.Saviot,周建平,张正泉,王文耀,江云华,王益民,张文琦;5.4TW/46fs级台式钛宝石超短超强激光系统[J];中国科学(A辑);2000年01期
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1 唐剑;林仲琴;;揭开颜色之谜[J];阿坝师范高等专科学校学报;2007年S1期
2 郑敏;陈一胜;;有机染料敏化TiO_2纳米薄膜太阳能电池研究进展[J];四川有色金属;2010年02期
3 陈平,张显友,韩丽洁;高岭土的改性及其对拉挤复合材料性能的影响[J];工程塑料应用;1998年02期
4 蔡力锋,杨俊,林志勇;玻璃微珠填充聚合物复合材料界面[J];工程塑料应用;2003年03期
5 胡光;提丢斯科学思想的历史考察[J];安徽教育学院学报;2002年06期
6 曹顶江;时间自然基准的建立、发展及现状[J];安徽教育学院学报;2002年06期
7 梁辉;晶体结构特征对其能谱结构的影响[J];安徽教育学院学报;2003年03期
8 吴桂芳,宋学平,刘勇,林伟,孙兆奇;衬底温度对溅射硅基铜膜(Cu/Si)应力的影响研究[J];安徽大学学报(自然科学版);2004年03期
9 吴杰颖,张居舟,施鹏飞,周虹屏;新型席夫碱配合物的合成和双光子性质研究[J];安徽大学学报(自然科学版);2005年02期
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4 王海斗;徐滨士;刘家浚;康嘉杰;朱丽娜;;反应生成MOS_2固体润滑薄膜的表征与摩擦学性能[A];第七届全国表面工程学术会议暨第二届表面工程青年学术论坛论文集(一)[C];2008年
5 邢旭东;李明山;陈怀超;张涛;;DPL热控分析和研究[A];2008年电子机械与微波结构工艺学术会议论文集[C];2008年
6 刘景和;周勇;;金兹堡—朗道(GL)理论在高Tc超导薄膜制备中的应用[A];首届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];1992年
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8 戴国瑞;孙颖;南金;王宗昌;张英兰;;聚环戊二烯薄膜的制备及其C-V特性[A];第三届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];1998年
9 夏章能;徐洁;;AlN陶瓷化学镀法金属化机理[A];第三届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];1998年
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4 石倩;薄膜电池LiV_3O_8正极材料的结构控制与电化学性能[D];华南理工大学;2010年
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3 陈鑫;杂环聚合物的合成与光电性能研究[D];山东科技大学;2010年
4 沙鹏;半导体泵浦高重频绿光激光器研究[D];长春理工大学;2010年
5 丛景彬;新型多脉冲YAG激光器在打孔上的实验与研究[D];长春理工大学;2010年
6 徐蕙;CuO薄膜和Cu/TiO_x复合薄膜的制备与表征[D];浙江理工大学;2010年
7 李冲;超导材料性质和半导体表面重构及表面合金性质[D];郑州大学;2010年
8 张科;薄膜/基体系统三维压痕实验力学模型研究[D];郑州大学;2010年
9 张守银;非线性光学差频及和频方法产生太赫兹波及延迟成像的研究[D];郑州大学;2010年
10 王文杰;氧化钛基光电子器件[D];郑州大学;2010年
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1 闫万珺;周士芸;桂放;邹世乾;;β-FeSi_2的结构、光电特性及应用[J];安顺学院学报;2009年01期
2 姚振钰,任治璋,王向明,刘志凯,黄大定,秦复光,林兰英;用质量分离的低能离子束外延法生长β-FeSi_2半导体外延膜的初步研究[J];半导体学报;1992年08期
3 李慧,马辉,丁维清,秦复光;Si(111)衬底上IBE法外延生长β-FeSi_2薄膜的研究[J];半导体学报;1997年04期
4 李晓娜,聂冬,董闯,徐雷,张泽;C掺杂对离子注入合成β- FeSi_2 薄膜的影响[J];半导体学报;2001年12期
5 李成;赖虹凯;陈松岩;;退火温度对嵌入Si中的β-FeSi_2颗粒发光的影响[J];半导体学报;2006年01期
6 陈向东,王连卫,林贤,林成鲁,邹世昌;退火条件对β—FeSi_2形成的影响[J];半导体学报;1995年10期
7 王连卫,沈勤我,林贤,林成鲁,邹世昌,庄志诚;β-FeSi_2/SIMOX──一种新结构的光电子材料[J];半导体学报;1996年04期
8 吴正龙,杨锡震,秦复光;离子束外延β-FeSi_2/Si薄膜的电子能谱研究和表征[J];北京师范大学学报(自然科学版);1998年02期
9 李伟文,赵新兵,周邦昌;β-FeSi_2热电材料的研究进展[J];材料导报;2002年05期
10 张忻;张久兴;路清梅;张艳峰;刘延秦;刘旭;;氧化物热电材料研究进展[J];材料导报;2004年02期
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1 朱铁军;β-FeSi_2基热电材料的制备及电输运作性能研究[D];浙江大学;2001年
2 魏显起;脉冲激光沉积制备ZnO薄膜及其光电性质研究[D];山东师范大学;2007年
3 刘玫;脉冲激光沉积(PLD)碲镉汞(HgCdTe)薄膜材料结构特性的研究[D];山东师范大学;2009年
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1 高林辉;激光诱导自蔓延反应合成准晶和非晶材料[D];辽宁工程技术大学;2002年
2 罗胜耘;环境半导体β-FeSi_2的制备及结构性能分析[D];贵州大学;2006年
3 卢涵宇;退火温度对β-FeSi_2薄膜生长的影响研究[D];贵州大学;2007年
4 席洪柱;脉冲激光沉积GaN薄膜研究[D];山东师范大学;2009年
5 王思谦;自蔓延—退火法制备β-FeSi_2热电材料[D];兰州理工大学;2009年
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1 姚振钰,任治璋,王向明,刘志凯,黄大定,秦复光,林兰英;用质量分离的低能离子束外延法生长β-FeSi_2半导体外延膜的初步研究[J];半导体学报;1992年08期
2 李慧,马辉,丁维清,秦复光;Si(111)衬底上IBE法外延生长β-FeSi_2薄膜的研究[J];半导体学报;1997年04期
3 李晓娜,金星,董闯,马腾才,张泽;离子注入形成FeSi_2埋层的电镜研究[J];大连理工大学学报;1997年02期
4 齐民,杨大智,朱敏;机械合金化过程中的固态相变[J];功能材料;1995年05期
5 李凡,吴炳尧,赵华庭;β-FeSi_2──一种很有发展前途的热电材料[J];功能材料;1997年03期
6 徐冰,周建平,王益民,李传东,吴建光,张正泉,徐至展;自启动、长时间稳定、低功率泵浦的超短脉冲掺钛蓝宝石激光器[J];光学学报;1996年07期
7 王又青,粟飙,王秋良,安承武,范永昌,黄新堂,陆冬生;在金属基片上激光沉积YBCO超导薄膜[J];光学学报;1999年05期
8 毛翔宇,陈小兵;Bi_4Ti_3O_(12)取向陶瓷的铁电和介电性能[J];硅酸盐学报;2004年11期
9 林成鲁,俞跃辉,方子韦,张顺开,倪如山,邹世昌,李金华,P.L.F.Hemment;SIMNI和SIMOX多层结构及其光学性质的研究[J];中国科学(A辑 数学 物理学 天文学 技术科学);1990年09期
10 徐至展,韩申生,李传东,杨晓东,徐冰,王益民,张文琦,LucVigroux,FredericSaviot,周建平;输出2TW/45fs的掺钛蓝宝石超短脉冲强激光系统[J];中国科学(A辑 数学 物理学 天文学 技术科学);1997年07期
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1 陶汝华;张玉亮;董伟伟;邓赞红;王波;方晓东;;Sr_2FeMoO_6薄膜激光感生热电势效应的研究[J];量子电子学报;2010年03期
2 ;半导体光学材料及制备[J];中国光学与应用光学文摘;1996年01期
3 ;半导体光学材料及制备[J];中国光学与应用光学文摘;1998年06期
4 ;半导体技术[J];中国无线电电子学文摘;2002年06期
5 ;半导体光学材料及制备[J];中国光学与应用光学文摘;1997年04期
6 ;半导体技术[J];中国无线电电子学文摘;1999年02期
7 薛清,李新华,卢佃清;a-Si:H热处理过程中形成的纳米硅粒及其光致发光[J];量子电子学报;2005年04期
8 ;半导体技术[J];中国无线电电子学文摘;1998年02期
9 ;光学、显示与发光材料[J];电子科技文摘;2002年02期
10 章蓓,陈孔军,王舒民,虞丽生,郑婉华,徐俊英,徐天冰,朱沛然,盖秀贞;Er离子在InP、GaAs和Si中的1.54μm特征发光峰[J];红外与毫米波学报;1993年02期
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1 罗媛媛;段国韬;李广海;;硫化锌空心球的拉曼和荧光特性[A];2007年全国博士生学术论坛(材料科学与工程学科)论文集[C];2007年
2 杜红莉;许亚杰;曹传宝;;氮化硅钠米带的合成及光学性质的研究[A];中国化学会第二十五届学术年会论文摘要集(上册)[C];2006年
3 贺英;桑文斌;王均安;吴若峰;;硅衬底上氧化锌纳米线的自组装生长及其光致发光性能[A];2004年中国材料研讨会论文摘要集[C];2004年
4 方军;曹卫东;魏小兰;沈培康;;CdSe、ZnSe纳米晶的制备及其光致发光特性研究[A];2004年中国纳米技术应用研讨会论文集[C];2004年
5 王多发;李金钗;廖蕾;;氧分压对ZnO纳米棒形貌及光学性质的影响[A];中国化学会2005年中西部十五省(区)、市无机化学化工学术交流会论文集[C];2005年
6 李长生;陈自新;郭世海;;Ni-Mn-Ga薄膜制备及磁感生应变研究[A];2005年惯性器件材料与工艺学术研讨暨技术交流会论文摘要集[C];2005年
7 秦超;王蜀江;程涛;刘书正;邱进俊;刘承美;;含8-羟基喹啉基团配合物及聚合物的合成及表征[A];2007年全国高分子学术论文报告会论文摘要集(下册)[C];2007年
8 潘清涛;倪士兵;黄凯;杨丰;贺德衍;;水溶液制备纺锤状钴掺杂氧化锌[A];第十六届全国半导体物理学术会议论文摘要集[C];2007年
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5 本报记者 李和裕;银河半导体寻“出路”1.2亿购青岛地产公司[N];上海证券报;2008年
6 广予;亚太成为世界最大半导体消费区[N];国际商报;2003年
7 千弼;摩托罗拉挥别半导体 专注通信本业[N];电子资讯时报;2003年
8 李芬芳 DigiTimes;飞利浦半导体事业单飞路更宽广[N];电子资讯时报;2005年
9 蔡绮芝 DigiTimes;三洋电机拟标售半导体事业[N];电子资讯时报;2007年
10 宋丁仪 DigiTimes;传CEC欲收购中芯部分股权并与华虹NEC整合[N];电子资讯时报;2007年
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1 周幼华;脉冲激光沉积法制备β-FeSi_2半导体薄膜的研究[D];华中科技大学;2007年
2 魏慧英;氧化物半导体纳米材料的制备及光学性能研究[D];山东大学;2005年
3 周子彦;齐聚对苯撑乙烯类衍生物的设计合成、光电性能及理论研究[D];延边大学;2005年
4 胡晓云;稀土掺杂凝胶基质发光材料的制备及性能研究[D];西北大学;2005年
5 郭星原;ZnO晶须和TiO_2单晶的浮区法生长及其光谱研究[D];吉林大学;2006年
6 汪成;聚合物/无机半导体纳米纤维的制备及其光学性能研究[D];东北师范大学;2008年
7 邓锐;宽带隙半导体(ZnO,SiC)材料的制备及其光电性能研究[D];中国科学技术大学;2008年
8 潘书生;氮掺杂SnO_2薄膜生长与物性研究[D];中国科学院研究生院(合肥物质科学研究院);2007年
9 柴兰兰;ZnS和ZnO纳米材料的低温液相制备和形成机理研究[D];中国科学技术大学;2008年
10 邹炳锁;量子限域超微粒的合成、表征与光学特性研究[D];吉林大学;1991年
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1 钟庆湖;半导体量子点系统拉曼散射的理论研究[D];广州大学;2008年
2 奚伊;纳米ZnO、ZnS、Cu_2O的合成及相关性质的研究[D];重庆大学;2007年
3 张德恺;脉冲激光沉积硅基发光薄膜及其特性研究[D];西北大学;2005年
4 吴迪;利用表面增强拉曼散射技术研究苯衍生物分子在银纳米颗粒表面的吸附规律[D];首都师范大学;2004年
5 任凤霞;半导体光致发光特性研究[D];西安电子科技大学;2011年
6 黄松;拉曼分布式光纤温度传感器及其空间分辨率研究[D];电子科技大学;2004年
7 魏志强;机载海洋激光荧光雷达测量海表层叶绿素浓度的实验和算法研究[D];中国海洋大学;2004年
8 孙靖雅;弛豫型铁电体的光散射研究[D];北京化工大学;2008年
9 徐建旭;甲苯液芯光纤拉曼散射的弱光非线性的研究[D];长春理工大学;2010年
10 姚永昭;基于PECVD工艺的硅基光致和电致发光器件研制[D];清华大学;2004年
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