硅基非晶合金薄膜及其器件化應(yīng)用研究.pdf

1、半導(dǎo)體器件由于其獨(dú)特的導(dǎo)電性能、能耗低和易于集成等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于能源、通信、醫(yī)療及軍事等領(lǐng)域上。在半導(dǎo)體器件的大家族中，以硅及其相關(guān)材料形成的器件為主。隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，生產(chǎn)制備技術(shù)和工藝水平的提高，已經(jīng)研制出了種類繁多、功能各異的硅基器件。
　　本文采用射頻磁控共濺射方法沉積非晶硅釕(a-Si1-xRux)合金薄膜，研究金屬元素Ru的引入對(duì)制備態(tài)以及退火態(tài)薄膜微結(jié)構(gòu)和光電性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)，隨著Ru名義濃度的增加，非晶

2、網(wǎng)絡(luò)的短程有序度有所下降，但適量的Ru摻雜可使非晶硅薄膜的光學(xué)帶隙減小，同時(shí)缺陷密度有所降低、成鍵趨于穩(wěn)定，薄膜由疏松變得致密。隨著Ru摻雜濃度的增加，a-Si1-xRux薄膜的電導(dǎo)率大幅上升，其中，Ru濃度為8％的a-Si1-xRux薄膜的電導(dǎo)率可達(dá)到10-1 S/cm；薄膜的電阻溫度系數(shù)TCR隨Ru摻雜比例的增加而減少，但適當(dāng)控制Ru的摻雜濃度，薄膜的TCR仍然保持在2%以上。研究表明，a-Si1-xRux合金薄膜具有良好的電導(dǎo)率和

3、適當(dāng)?shù)腡CR值，在紅外探測(cè)器等領(lǐng)域上有著良好的應(yīng)用前景。采用射頻磁控共濺射方法沉積非晶硅銀(a-Si1-xAgx)合金薄膜，研究了Ag摻雜濃度對(duì)a-Si1-xAgx薄膜微結(jié)構(gòu)和光電性能的影響。設(shè)計(jì)并制備了Ag/a-Si/p-Si三明治結(jié)構(gòu)，可用于非晶硅基憶阻器電阻開關(guān)效應(yīng)的在線橢偏研究。以硅基光波導(dǎo)開關(guān)為研究對(duì)象，將非晶硅銀合金薄膜應(yīng)用于集成光學(xué)器件，通過仿真軟件研究了“非晶硅/硅波導(dǎo)”光開關(guān)的“導(dǎo)通”和“阻斷”特性，發(fā)現(xiàn)波導(dǎo)中的光場(chǎng)能