硼和磷摻雜的硅和鍺納米晶體的制備及應(yīng)用.pdf

1、半導(dǎo)體納米晶體在光電、光伏、生物成像等諸多領(lǐng)域都展現(xiàn)了巨大的發(fā)展和應(yīng)用潛力，是國際半導(dǎo)體材料研究的前沿。跟傳統(tǒng)的半導(dǎo)體體材料類似，半導(dǎo)體納米晶的摻雜被認(rèn)為是半導(dǎo)體納米晶器件的關(guān)鍵和基礎(chǔ)。摻雜能夠影響納米晶的光學(xué)、電學(xué)和磁學(xué)等性能，但是半導(dǎo)體納米晶的摻雜實(shí)現(xiàn)起來比較困難。目前，化合物半導(dǎo)體納米晶的摻雜和應(yīng)用已經(jīng)取得了很多成果，但是硅、鍺納米晶的摻雜和應(yīng)用研究相對緩慢。
　　本文利用冷等離子體法成功制備了硼、磷摻雜的硅、鍺納米晶，研究

2、了其性質(zhì)，并將摻雜的硅納米晶應(yīng)用于硅片摻雜，將摻雜的鍺納米晶制備成薄膜晶體管。本論文主要的研究內(nèi)容和創(chuàng)新結(jié)果如下：
　　(1)制備了磷摻雜濃度可控的硅納米晶。并將磷摻雜硅納米晶配制成硅漿料，對硅單晶片進(jìn)行了磷摻雜。通過實(shí)驗(yàn)確定了硅漿料中硅納米晶的含量為30％~40%、松油醇作溶劑是比較合適的。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，升高熱處理溫度、延長熱處理時(shí)間都能提高硅單晶片的磷摻雜濃度，但前者的影響大于后者。還通過調(diào)整熱處理工藝，解決了摻雜過程中碳沾污的問

3、題。
　　(2)制備了硼摻雜濃度可控的硅納米晶，計(jì)算出制備過程中硼原子的摻雜效率為~80%。將硼摻雜硅納米晶配制成硅漿料，并對n型硅單晶片進(jìn)行了p型摻雜，摻雜后的硅片表面區(qū)域的硼原子濃度為1.6×1020~1.0×1021 cm-3，硅片方塊電阻為26~193Ω/□。
　　(3)制備了磷摻雜濃度可控的鍺納米晶，計(jì)算出制備過程中磷原子摻雜效率為50%~90%。磷原子鈍化了鍺納米晶表面的缺陷和磷原子團(tuán)聚使鍺納米晶表面出現(xiàn)壓應(yīng)力，

4、二者都可能是抑制鍺納米晶氧化的原因。用旋涂法制備了磷摻雜鍺納米晶薄膜晶體管，確定了電極位置在薄膜上方、鍺納米晶體薄膜為~30 nm、熱處理溫度為300℃、熱處理時(shí)間為1 h是較合適的參數(shù)，還研究了鍺納米晶體大小、鍺納米晶摻磷濃度對薄膜晶體管性能的影響，分析了鍺納米晶薄膜的電學(xué)性能。研究了原子層沉積處理對鍺納米晶薄膜晶體管性能的影響，為提升鍺納米晶薄膜晶體管的性能提供了一條道路。
　　(4)制備了硼摻雜鍺納米晶，并制備了薄膜晶體管器