基于硅納米晶體的薄膜和塊體材料的研究.pdf

1、硅納米晶體由于尺寸效應(yīng)因而有著迥異于體硅的光電特性。利用硅納米晶體薄膜成功制備光電器件是研究人員正努力突破的重要方向。另外，利用硅納米晶體制備的三維塊體材料也展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力，頗具開發(fā)價值。本文綜合研究了硅納米晶體及其薄膜和三維塊體的結(jié)構(gòu)和性能。
　　在成膜方面，利用溶液法和全氣相法將冷等離子體法合成的非有意摻雜SiNCs沉積成膜，基于此制備了硅納米晶薄膜晶體管（TFT），所制TFT的載流子遷移率在10-3 cm2V-1S-1

2、量級，I-V曲線表明所制備的TFT是具有場效應(yīng)的，并且證明了非有意摻雜的硅納米晶體為弱n型半導(dǎo)體材料。
　　將重?fù)搅缀椭負(fù)脚鸬墓杓{米晶體顆粒熱壓，成功制備出了其塊體材料，由于它兼具了重?fù)焦杓{米晶體的特點和塊體的宏觀結(jié)構(gòu)，因此其電學(xué)性能十分優(yōu)異。所獲塊體材料的致密度最高可達(dá)98％，電阻率最低可至0.803 mΩ·cm，載流子濃度最高達(dá)2.7×1020 cm-3。分析發(fā)現(xiàn)，最多有大約27％的雜質(zhì)被電學(xué)激活。我們對以上實驗結(jié)果做出了解釋

3、，認(rèn)為高溫下硅納米晶體的粘性流動在其熱壓塊體成型過程中起著至關(guān)重要的作用。硅納米晶體的表面氧化層有助于熱壓燒結(jié)時晶粒的粘性流動，從而促進(jìn)有效的顆粒重排。重?fù)搅椎墓杓{米晶體比重?fù)脚鸬母菀籽趸?，因此燒結(jié)時其顆粒重排更為充分，空隙更少，致密度也更大。同時，高溫下硅納米晶體表面的氧化物自身也會產(chǎn)生粘性流動，打破了原來硅納米晶體及其表面氧化物的核殼結(jié)構(gòu)，從而使得重?fù)搅椎墓杓{米晶體顆粒直接相互接觸，組成了有效的電學(xué)連接。反觀利用重?fù)脚鸬墓杓{米晶體