非晶硅隙态密度的场效应测量分析方法
发现非晶硅的密度波动
发现非晶硅的密度波动HZB的团队首次使用BESSY II和BER II的X射线和中子散射技术,鉴定了分辨率为0.8纳米的非晶硅原子亚结构。
这种a-Si:H薄膜已经在太阳能电池,TFT显示器和检测器中使用了数十年。
结果表白,在非晶基质内形成了三个不同的相,这极大地影响了半导体层的质量和寿命。
硅不必必然是结晶的,但也可以制成非晶薄膜。
在这种非晶态膜中,原子结构像在液体或玻璃中一样是无序的。
如果在这些薄层的生产过程中引入了额外的氢,则会形成所谓的a-Si:H层。
“这样的a-Si:H薄膜已经有数十年的历史了,并被用于各种应用,例如作为世界纪录的串联太阳能电池中的接触层HZB比来开发的由钙钛矿和硅制成的材料,” HZB的Klaus Lips教授解释说,“通过这项研究,我们证明a-Si:H绝不是均匀的非晶态材料。
从空腔到极高阶的区域,无定形的基体散布着纳米尺寸的局部密度各异的区域。
”利普斯和他的团队与埃因霍温和代尔夫特工业大学合作,首次成功地通过实验不雅察和定量测量了不同生产的a-Si:H薄膜中的这些不均匀性。
为此,他们结合了补充分析方法的结果来形成整体图景。
“我们通过在BESSY II处进行的X射线散射测量发现了a-Si:H层无序的纳米级挨次。
然后我们能够通过前者的中子散射来确定非晶网络中氢原子的分布HZB站点Wannsee的BER II 型研究堆。
” Eike Gericke博士说。
学生和论文的第一作者。
在CCMS Corelab进行的电子显微镜检查和电子自旋共振(ESR)的测量提供了进一步的见解。
Gericke解释说:“我们能够发现纳米大小的空隙,这些空隙是由略多于10个缺失的原子形成的。
这些空隙将自身摆列成簇,彼此之间的重复距离约为1.6纳米。
” 当以非常高的速率沉积a-Si:H层时,发现这些空隙的浓度增加。
研究人员还发现,与周围的无序材料比拟,纳米级区域具有更高的有序性。
这些密集有序域(DOD)几乎不含氢。
非晶丝MI效应磁场方位角测量系统
非晶丝MI效应磁场方位角测量系统蒋峰【摘要】A measurement system of magnetic azimuth is developed based on biaxial MI effect. Magneto-impedance effect driven by sharp pulse current is analyzed. A sensitive,stable and low power consumption magnetic sensor is constructed using a CMOS multivibrator circuit,in which a sharp pulse current is applied to the amorphous wire. It can realize calculation of magnetic azimuth and digital output through LabVIEW software. Experiments show that the system has good interface,easy operation,high precision and can store,analyze measurement data easily.%利用双轴MI效应设计并制作了一种磁场方位角测量系统。
分析了尖脉冲电流激励下MI效应,并设计CMOS多谐振荡电路产生尖脉冲电流对非晶丝激励,制作成灵敏度高、稳定性好、功耗低的磁场传感器。
利用LabVIEW软件,实现磁场方位角的计算以及数字化显示。
结果表明,该测量系统界面良好,易于操作,测量准确,同时便于对测量数据进行保存与分析。
【期刊名称】《电子器件》【年(卷),期】2015(000)006【总页数】5页(P1277-1281)【关键词】磁场方位角;MI效应;LabVIEW;非晶丝【作者】蒋峰【作者单位】江苏信息职业技术学院,江苏无锡214153【正文语种】中文【中图分类】TP216非晶态合金的高磁导率很早就引起了科技工作者们的浓厚兴趣,并开发出许多不同用途的磁传感器,有的已经投入了商品化生产[1-2]。
铝诱导非晶硅场致晶化检测方法的比较
讨论非 晶硅 晶化常用 的检 测手段对分析铝诱 导非 晶硅场致 晶化情 况的影响 .
非 晶硅晶 化的检测 仪器有很 多, 最常用 的是扫 描 电子显 微镜 、 射线衍 射仪 和喇 曼谱 仪 ,分别用
于分 析样 品的形貌 、微 结构 、物相 和 晶化 率等性质 .本文将通过 对上述仪器 检测样 品所 得到 的表 面形貌 图、 射线衍射和 喇曼 散射谱 的分析来讨 论这几种检 测方法对铝诱导非 晶硅 场致 晶化情况 的不同反映 .
收 稿 日期 :2 0 一O 一 l 06 4 7
,韩 山师 范 学 院 青 年科 学 基 金 资 助 的课 题 . l c 作 者 简 介 :陈一 匡 (9 8 ,男 ,广 东潮州人 ,韩山师 范学 院物理与 电子 工程系教师 17 一)
的转 换 ,这 一现 象符合 B o n al N s 等人 观察到 的实验 结果 ,当更 多 的非晶硅 物质 晶化成 多 rw 、G l和 at 晶硅 物质的 同时 ,有更 多的铝 物质被 释出到样 品的表 面 .因此 ,样 品表面释 出的铝颗粒越 多 、颗粒越大
表 明样 品的 晶化情况 越好 .通 过 比较铝 颗粒 的直径和数 量 ,可 以发现 相 同的退 火温度和 退火时 间 ,外 加 电场 的样 品晶化情况 好于未加 电场样 品的 晶化情况 .通 过扫描 电镜 图像可 以对 铝诱导非 晶硅 晶化样 品的
晶化情况做初步 的比较 ,但 是对于非 晶硅 晶化后 的物 相 以及 晶化率等 重要特性 却未能体 现 .因此 ,有 必 要 通过其他 的检测 手段对样 品做 进一步 的研 究 .
实验1非晶硅薄膜激活能的测量
实验 光电导衰退法测量单晶硅非平衡少数载流子寿命少子寿命对双极型器件的电流增益、正向压降、 开关速度等参数起着决定性的作用。
太阳能电池的转换效率,发光二极管的发光效率等也与少子寿命有关。
因此,少子寿命的测量一直受到极大的重视。
少子寿命的测量有许多种方法,一般可以分为两大类。
第一类为瞬态法(直接法)。
这类方法利用脉冲电或闪光在半导体中激发出非平衡载流子来调制半导体的体电阻,通过测量体电阻的变化规律直接观察半导体材料中非平衡载流子的衰退过程,因而测量它的寿命。
双脉冲法和光电导衰退法属于这一类。
第二类为稳态法( 间接法),它是利用稳定的光照,使非平衡少子分布达到稳定状态,然后测量半导体中某些与寿命值有关的物理参数从而推算出少子寿命; 这类方法包括扩散长度法和光磁法。
这类方法的优点是可以测量很短寿命的材料,但必须知道半导体材料的其他一些参数,而这些参数往往会随样品所处的条件不同而异,因此精度稍差。
高频光电导衰退法是国际通用方法。
本实验采用这种方法来测量非平衡少子的寿命,它的优点是样品无须切割为一定的几何形状,对样品的几何尺寸要求不太严格,测量时不必制作欧姆电极,因此样品较少受到污染,测试方法也较为简单,缺点是仪器线路比较复杂,受干拢也大些。
本实验的目的在于熟悉高频光电导衰退法的测量原理,熟悉测量设备, 掌握测量方法。
一、实验原理实验的原理框图见12-1,从图看出, 高频源提供的高频电流流经被测样品。
当氙光源或红外光源的脉冲光照射被测样品时,单晶硅光照表面以及光贯穿深度范围内将产生非平衡光生载流子,这将使得样品产生附加光电导,使样品的总电阻下降。
当高频信号源为恒压输出时,流过样品的高频电流幅度增加△I 。
由于光源是脉冲光源,因此光照消失后,△I 将逐渐衰退,衰退速度将取决于光生非平衡少数载流子在晶体内存在的平均时间(即寿命τ)。
图12-1 试验原理图在小注入的条件下,当光照区内复合是主要因素时,△I 的衰减将是指数形式的。
3.1非晶硅结构及性质解析
非晶硅薄膜材料的光学特性(光吸收)
次带吸收区(3区):通常位于近红外区的低能吸收,对应于 电子从价带到带隙态或从带隙态到导带的跃迁。此区域的吸
收系数a很小,又称为非本征吸收,其特点是a随光子能量的
减小趋于平缓。在 C 区,若材料的在 1cm-1 以下,则表征该材 料具有很高的质量。
非晶硅薄膜材料的光学特性(光吸收)
非晶硅薄膜材料的光学特性(光吸收)
非晶硅薄膜材料的光学特性(光吸收)
本征吸收区(1区):由电子吸收能量大于光学带隙的光子从 价带内部向导带内部跃迁而产生的吸收。在此区域,a-Si:H 的吸收系数较大,通常在104cm-1以上,随光子能量的变化具 有幂指数特征。在可见光谱范围内,a-Si:H的吸收系数要比 晶体硅大得多(高1-2个数量级),而太阳能电池主要是将可 见光部分的光能 (1.6eV -3.6eV) 转化成电能,这也是非晶硅 太阳能电池可取代晶体硅太阳能电池的重要原因之一。
非晶硅薄膜材料的光学特性拉曼raman光谱26拉曼光谱通常用激光作为光源这主要是因为激光光源的单色性很强所激发的拉曼谱线是相关光源强度高光束截面积小任何尺寸形状透明度的样品只要能被激光照射到就可以直接用来测量样品的需要量少可以获得拉曼谱线宽度和精细结构的准确数值
非晶硅薄膜太阳能电池
非晶硅薄膜材料的结构特点
如果改变激光波长,在某一个特定的固定波长下探测光 荧光强度随激发波长的变化,就得到非晶硅薄膜光荧光的激 发(PLE)谱。光荧光的激发谱主要反应了材料的吸收特性。 值得一提的是,在 a-Si:H 薄膜光致发光峰与激发谱测定 的光吸收峰之间存在 0.4-0.5eV的能量差,即存在明显的斯托 克斯位移。这是因为在光的吸收和发射的电子跃迁过程中分 别吸收和发射了声子的缘故。
龚宇光(2009)非晶硅微测辐射热计热学和力学仿真研究
第22卷 第8期2009年8月传感技术学报CHIN ES E JOURNAL OF S ENSORS AND ACTUA TORSVol.22 No.8Aug.2009项目来源:国家自然科学基金重点项目资助(60736005)收稿日期:2009203227 修改日期:2009205220Simulation of Microbolometers B ased on a 2Si :H Thin Films withThermal and Mechanical PerformanceGO N G Yu g uang ,L I W ei3,CA I H ai hong ,L I Zhi ,C H EN Chao ,J I A N G YadongS tate Key L aboratory of Elect ronic T hin Fil ms &I ntegrated Devices ,Universit y of Elect ronic S cience and Technolog y of China ,Cheng du 610054,ChinaAbstract :The t hermal performance and mechanical properties of a microbolometer was analyzed t hrough t heoretical calculating and finite element s simulation.The relationship between size of t he micro 2bridge and t he t hermal conductance ,t hermal time constant ,temperat ure rise and displacement of bridge shape re 2sult from self 2gravity were also obtained.In order to make an excellent effect on t he microbolometer ’s per 2formance ,it is needed to select approp riate size of micro 2bridge leg.The 50μm pixel 2pitch of micro 2bridge was analyzed as an example ,and the appropriate size for micro 2bridge legs was suggested at last ,based on which the final properties can be obtained as thermal conductance of 5.05×10-7W/K ,thermal time constant of 1.18ms ,temperature rise of micro 2bridge surface of 34.71m K and maximum displacement of 3.62×10-4μm.K ey w ords :amorp hous silicon ;microbolometer ;finite element s analysis ;t hermal performance ;mechanic p roperties EEACC :7230;7320R非晶硅微测辐射热计热学和力学仿真研究龚宇光,李 伟3,蔡海洪,李 志,陈 超,蒋亚东电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室,成都610054摘 要:通过理论计算及有限元方法仿真研究微测辐射热计的热学和力学性能,得出了微桥桥腿尺寸与微桥的热导、热时间常数、桥面温升以及由微桥自身重力引起的位移形变的关系;提出了为了兼顾较好的热学和力学性能,需要选取合适的微桥桥腿尺寸的观点。
(ydy)非晶硅太阳电池光照J-V特性的AMPS模拟
0?>0 和 0?0A 1B% 计算中, 光照条件为 &’>?D, >00 9E439! % 光吸 [C] 收系数表示为
! (& [ (& , " #), ’ # - # F )4 & #] 式中 ’ 和 # F 的数值见表 > %
[*4] 大差距, 界面同样存在大量界 B;:8" 以及 +8,(?CD 面态, 这些界面态引起费米能级的钉扎, 界面间形成
<0=>??@A 势垒 ! 我们模拟研究了 B;:8" 和 +8,(?CD 的 对 "$+ 太阳电池 <0=>??@A 势垒高度 # " 和 #(如图 E) + 的光电特性的影响 !
[(] (+/012343 56 ,47859197:85/47 0/; -<5:5/47 .:8=7:=893) 重点分析了非晶硅太阳电池中 BA4 和 >?@AB, /AE9:01
实验发现, 品质优良的非晶硅太阳电池, 其光暗 并且, !C " 特性近乎接近于二极管的理想特性曲线, 光暗 !C " 曲线基本遵循叠加原理, 如图 ! 所示 F
图3
(45* (6) 高密度缺陷态界面层后的 "8$ 间插入 * +, 宽带隙
平衡能带图
图E
B;:8" 和 +8,(?CD 界面能带结构示意图
图 / 所示为不同 B;:8" ( C) 和 +8,(?CD ( %) <0=>??@A 势垒高度 ( #" 和 #+ ) 时太阳电池光照 !9 " 曲线的计 算结果 ! 计算表明, # " 和 # + 同时影响太阳电池的光 电特性, 主要影响的是开路电压和填充因子 ! 表现在 当 # " 和 # + 其中一个的数值达到或超 !9 " 曲线上,
非晶材料磁阻抗特性测量系统使用说明书
VinA + Vcp VinB
(15)
Vmag =
R f I slp 20
( PinA PinB ) Vcp
(16) (17)
V phs = R f I ((VinA ) (VinB ) 90 ) Vcp
式中: PinA 和 PinA 为功率 (单位为 dBm) , 在指定的参考阻抗下 , 它们可以与 VinA 和
BKT-4A 非晶材料磁阻抗特性测量系统
用户使用说明书
北京泽天伟业科技有限公司研制 二〇一一年十一月
1
巨磁阻抗效应 (Giant Magneto-Impedance effects, GMI) 是指软磁材料的交流 阻抗随外加磁场的改变而发生显著变化的现象,产生 GMI 效应的主要原因是高 频电流的趋肤效应。1992 年,日本名古屋大学 Mohri 教授等人首先在非晶丝材中 报道这种现象 ,此后 GMI 材料的研究扩大到非晶带材、纳米晶丝材、玻璃包覆 非晶丝、多层膜(典型结构为三明治薄膜) 、复合结构丝等。GMI 磁传感器采用 交流驱动,具有灵敏度高、饱和磁场低、响应快和稳定性好等优点。利用 GMI 非 晶丝材料可设计成高灵敏度的磁场传感器,用于微弱磁场、电流、位置、生物分 子浓度等物理量的检测, 在地磁场测量、地磁匹配导航及多种弱磁传感器中有着 广泛的应用, 具有很大的应用前景和研究价值。因此方便而准确地测定非晶丝材 料磁阻抗特性对于其应用有重要的意义。 针对高校师生的需求我们采用专用幅相分析集成电路,结合亥姆霍兹线圈、 磁场扫描电源、 信号发生器、 多通道数据采集卡和数据采集分析软件设计了非晶 丝磁阻抗特性测量系统。 通过本仪器能够实现固定频率下的变磁场测量和定磁场 下的扫频测量。测量参数可以选择阻抗/位相(Z/Ф)模式或实部/虚部(R/X)模 式,通过 USB 接口连接计算机自动采集和显示数据。该仪器实验原理清晰直观、 性能稳定、连线简单直观、操作简便,适合于高校本科生、研究生开设专业实验 中使用也可在科研测试工作中使用。 一. 仪器测量原理 1.1 巨磁阻抗的定义为: GMI=
非晶硅晶体硅HIT太阳电池研究
非晶硅/晶体硅HIT太阳电池研究摘要:运用AMPS程序模拟计算了p-型非晶硅/n-型晶体硅HIT(Heterojunction with Intrinsic Thin layer)异质结太阳电池的光伏特性。
通过对不同带边补偿情况下的计算结果同文献报道相比较,得出导带补偿小部分(0.18eV),价带补偿大部分(0.5eV)的基本结论。
同时还证实,界面态是决定电池性能的关键因素,显著影响电池的开路电压(V OC)和填充因子(FF)。
最后计算了这种电池理想情况下(无界面态、有背面场、正背面反射率分别为0和1)的理论效率Eff=27% (AM1.5 100MW/cm2 0.40-1.10μm波段)。
关键词:a-Si:H/c-Si异质结,太阳电池,计算机模拟1 前言晶体硅太阳电池具有转换效率高,生产技术成熟的优点,一直以来占据太阳电池世界总产量的绝大部分[1]。
但传统晶体硅太阳电池生产中的高温(9000C以上)扩散制结工艺又限制了生产效率的提高和产品成本的进一步降低。
多年来各国科学家一直在努力研究探索低成本高产量的高效薄膜太阳电池制造技术[2]。
氢化非晶硅(a-Si:H)太阳电池生产工艺温度较低(4000C以下),便于大规模生产,因此受到各国科学家的普遍重视并得到迅速发展[3]。
但是,氢化非晶硅(a-Si:H)太阳电池的光致退化(Staebler-Wronski效应)问题始终没有得到很好的解决,同时其光电转换效率还有待进一步提高。
一条可行的途径是用宽带隙的a-Si作为窗口层或发射极,单晶硅、多晶硅片作衬底,形成所谓的异质结太阳电池[4,5]。
这种电池既利用了薄膜制造工艺优势同时又发挥了晶体硅和非晶硅的材料性能特点,具有实现高效低成本硅太阳电池的发展前景。
本文运用AMPS-1D[6]计算机模拟程序分析模拟了这种结构,并就相关物理问题作了初步探讨。
2 物理模型模拟分析的太阳电池材料和结构参数见表-1。
衬底为250微米厚的n-型晶体硅(掺杂浓度为1.4×1016cm-3),n+层(掺杂浓度为2.5×1020cm-3)厚度为100nm。
电感藕会等离子光谱仪测定sio2的痕迹测试方法
电感藕会等离子光谱仪测定sio2的痕迹测试方法
电感耦合等离子体光谱仪(Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometry,ICP-OES)可以用于测定SiO2的痕量含量。
具体的测试方法如下:
1. 样品制备:将待测样品(固体或液体)进行适当的前处理,例如溶解、干燥、胶凝等,以使其适合使用ICP-OES进行测试。
2. 仪器准备:打开ICP-OES仪器并进行预热,确保仪器处于稳定的工作状态。
根据仪器的操作手册,设置所需的分析参数,例如激发源能量、波长范围、积分时间等。
3. 校准曲线制备:使用一系列已知浓度的标准溶液,分别稀释到适宜的浓度范围,在ICP-OES 上进行测试。
记录每个标准溶液对应的谱线强度。
4. 测定样品:将经过制备的样品注入ICP-OES仪器,以与标准溶液相同的操作参数进行测试。
记录样品对应的谱线强度。
5. 数据处理:根据标准曲线的谱线强度和浓度关系,计算出样品中SiO2的痕量含量。
可以使用仪器自带的软件或其他数据处理软件进行计算。
注意事项:
- 在样品制备和测试过程中,要严格控制实验条件,避免任何可能引入干扰的因素。
- 为确保结果准确性,建议进行重复测试,并计算平均值和相对标准偏差。
- 需要注意的是,ICP-OES只能测定元素的总量,对于不同化学形态的元素无法判断其形态转化情况。
另外,请确认您提问的内容是否符合中国法律法规,如果存在任何敏感信息,请提供更具针对性的问题。
非晶丝SI效应的研究
非晶丝SI 效应的研究王潇睿1,谭彧1,韩跃21中国农业大学工学院,北京 (100083)2北京国浩微磁电子智能传感器技术研究所,北京 (100083)E-mail :wangxr_2004@摘 要:本文对非晶丝SI 效应(Stress Impedance Effects )进行了初步研究,并提供了一种有效的非晶丝SI 效应研究实验方法,得出非晶丝在受轴向拉应力时阻抗的变化情况,为非晶丝SI 效应的进一步研究和应用开发提供了重要的依据。
关键词:非晶丝,SI 效应1.引言非晶丝是一种新型软磁性合金材料,具有很高的强度及韧性。
非晶丝两端加高频交流信号或者高频脉冲激励,对外加应力非常敏感,随着外加应力的变化,阻抗发生明显地变化,称为非晶丝的SI 效应(Stress Impedance ,应力阻抗效应)。
非晶丝的阻抗灵敏系数可以达到2000~4000,远远优于其他材料[1][2]。
()σωµρdc R a Z ⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛=22其中:dc R :直流电阻;a :非晶丝半径;ρ:电阻系数ω:震荡频率; 图1 非晶丝 µ:非晶丝圆周最大磁导率;σ:外加应力。
表1 非晶丝灵敏系数与其他材料对照表材料 电阻丝半导体材料非晶丝灵敏系数≤2 140 4000本文主要对非晶丝SI 效应进行了初步研究,得出非晶丝在受轴向拉应力时阻抗的变化情况,并提供了一种有效的非晶丝SI 效应研究实验方法。
2.非晶丝SI 效应测试实验原理通过测试实验研究非晶丝应力阻抗特性,采用Co 基玻璃包覆非晶丝,玻璃包覆外径:Dgl=46.8µm ,除去玻璃包覆,非晶丝直径:dm=41.4µm ,实验得到非晶丝在受到拉应力时阻抗变化情况。
使用Instron Microtester 5848拉伸实验机给非晶丝施加轴向拉力,并通过Instron 配套采集设备,采集位移,载荷,输出电压,时间4个参数;通过信号发生器Agilent 33250A 为非晶丝提供正弦激励,激励频率f=1MHz ,激励电压Ui=1Vpp ,R0=50Ω。
非晶硅——精选推荐
摘要由于半导体器件的表面钝化对改善器件性能、提高可靠性有重要作用,人们一直十分重视探索和开展新的钝化膜和钝化工艺。
为了克服介质钝化膜的缺点,青木昭明等采用了半绝缘多晶硅膜作为钝化膜,取得了良好的率果。
最近几年以来,人们正在探索利用辉光放电(GD) 淀积的氢化非晶硅(记作a-Si:H )膜作为半导体器件的表面钝化膜, 初步显示这种钝化膜的优点。
这种氢化非晶硅之所以能作为一种新型的钝化膜是由于它具有以下的特性:1)a-Si:H 膜有足够高的电阻率,达10⁸-10¹¹Ω·cm,是一种弱n型的半绝缘膜。
这样一方面它可以起半绝缘膜的作用,同时流过它本身的欧姆电流又可以忽略,而这是作为一种钝化膜所必需的要求。
一般认为膜的薄层电阻在10的12次幂到10的14次幂Ω/▱以上的话,流过膜的欧姆电流就可以忽略。
若取膜的厚度为3000A,则要求膜的电阻率为3x10⁷-3x10⁹Ω·cm,可以看到,可以看到,a 一-Si :H 膜是可以满足的;2 )a-Si;H 膜与硅表面接触时,其界面具有较低的界面态密度或称界面陷井密度,两这里作为一种优良的钝化膜首要的和必备的条件;3 )它本身不带电荷,无外电场时呈电中性,因而对n型硅表面或p型硅表面都能用作钝化膜;4 )a-Si:H 的热胀系数与单晶硅相差不多,例如在衬底温度为300℃下淀积的GDa-Si:H 的热胀系数约为1.9x10﹣⁶/℃,与硅的2.4 x 10﹣⁶/℃相接近,所以将其复盖于单晶硅表面应力较小。
此外这种膜的内应力是压缩应力,其值达2x10⁹达因/厘米,这样的膜机械强度好,适宜于作钝化膜;5 )GDa-Si:H 膜结构致密,物理化学性能稳定。
6 )能在较低温度(甚至室温)下淀积,而且设备和工艺都十分简单。
1978年Pankove 和Tarng、利用GDa-Si :H 膜对pn 结表面进行了钝化,他们发现用a-Si:H 钝化的pn 结反向漏电流比用热生长SiO₂钝化的小1-2 个数量级,其热稳定性也很好,足以经受450一500℃半小时的热处理而不致严重退化。