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Fe、Cu掺杂及多重掺杂单晶硅材料制备及性能研究

文献类型:学位论文

作者周步康
答辩日期2013-05-27
授予单位中国科学院大学
授予地点中国科学院新疆理化技术研究所
导师陈朝阳、范艳伟
关键词单晶硅 深能级杂质 单掺杂 多重掺杂 电学特性 热敏特性
学位名称硕士
学位专业材料工程
英文摘要

随着热敏电阻在各个应用领域的不断发展,对温度测量、传感和控制的精度要求越来越高,这就要求开发出更高温度敏感性的块体热敏材料。实验发现过渡族金属元 素掺杂的单晶硅材料具有NTC特性,掺杂硅材料具有制备工艺简单、高B低阻等优点。而掺杂杂质的能级结构直接决定材料的B值,因此掺杂元素的选择对材料的 性能具有决定性影响。本文主要采用高温扩散的方法,研究了深能级杂质Fe、Cu掺杂及多重深能级杂质掺杂硅基敏感材料的制备及热敏特性,并着重讨论了各种 扩散条件对单掺杂及多重掺杂硅材料热敏特性的影响。 1,采用过渡金属元素Fe掺杂单晶硅材料制备出了Fe掺杂硅基敏感材料。实验发现:相对于n型单晶硅,掺杂元素Fe在p型硅中具更高的活性,Fe对p型硅 宏观电阻率的影响更大。在1200℃的扩散温度下,p型硅片表面Fe浓度为1.74×10-5mol?cm-2,扩散时长为1h时,材料具有最大的补偿 度;而Fe掺杂n型硅制备的补偿材料具有线性度很好的正温特性,其电阻温度系数α约为0.70%/K。 2,对单晶硅材料掺杂深能级杂质Cu。实验发现:掺Cu的n型硅材料具有负温度敏感特性,其电学性能参数R25=1~5kΩ,B=3000~4000K。 但是掺杂Cu的硅基热敏材料一致性有待进一步提高。 3,对硅基热敏材料电极制备工艺进行了研究,实验发现化学镀Ni-P合金电极可以与n型硅材料形成良好的欧姆接触,但是与p型硅形成整流接触。 4,系统研究了多重过渡金属掺杂单晶硅材料的制备及敏感特性。实验发现,过渡金属多重掺杂硅材料有可能得到优良性能的敏感材料。本文分别研究了不同复合掺 杂杂质AuMn,AuFe及AuCu掺杂n硅材料敏感特性与扩散条件之间的关系。同时,还讨论了MnCu、MnFe及CuFe等共同掺杂p型硅材料的敏感 特性。

公开日期2013-06-03
页码73
源URL[http://ir.xjipc.cas.cn/handle/365002/2505]  
专题新疆理化技术研究所_材料物理与化学研究室
推荐引用方式
GB/T 7714
周步康. Fe、Cu掺杂及多重掺杂单晶硅材料制备及性能研究[D]. 中国科学院新疆理化技术研究所. 中国科学院大学. 2013.

入库方式: OAI收割

来源:新疆理化技术研究所

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