掺磷氢化纳米硅薄膜的高电导率和高应变系数稳定性研究.docVIP

湖南工业大学 课 程 设 计 资 料 袋 理 学院（） 学年第 学期 课程名称 指导教师 职称 讲师 学生姓名 专业班级 学号 07411200111 题 目 成 绩 年 月 日 ～年 月 日 序号 材 料 名 称 备 注 1 课程设计任务书 2 课程设计说明书 3 4 5 6 湖南工业大学 课程设计任务书 20 —2011 学年第 学期 理学院 学院（系、部） 应用物理学 专业 071 班级 课程名称： 设计题目： 完成期限：自 年 月 日至 年 月日共 周 进 度 安 排 起止日期 工作内容 2010-12-13 明确课程设计要求，确定自己的设计题目 2010-12-14 深入分析原理，收集资料 2010-12-15 应用所学知识，设计各个模块。 2010-12-16 综合各个模块，分析和总结设计结果。 2010-12-17 撰写课程设计报告。 主 要 参 考 资 料 [1]林鸿溢.纳米薄膜与纳米材料[J].微电子学，1999，29（6）. [2]刘绪伟，郜小勇,赵剑涛等.磷掺杂对纳米硅薄膜输运性质的影响[J].真空，2007，44（5）. [3]陈晨，何宇亮，祁祥麟.掺磷纳米硅薄膜电导与压阻效应的研究[J].北京航天航空大学学报，2000，26（4）. [4] Gullanar M.Hadi.掺杂氢化纳米硅薄膜的物理特性及应用研究[D].上海：上海交通大学，2004. 指导教师（签字）： 年 月 日主任（签字）： 年 月 日 （） 设计说明书 起止日期： 年 月 日 至 年月 日 学生姓名 班级 成绩 指导教师(签字) 年 月 日 的初值，得出薄膜的电导率和应变系数，讨论影响电导率和应变系数的掺磷参数，找出合适的掺磷度，确定高电导率与高应变系数的稳定状态。最后，讨论掺磷氢化纳米硅薄膜高电导率与高应变系数的稳定状态的可行性和有效性。 二、设计框图及说明 掺磷氢化纳米硅薄膜的理想模型是：它由纳米硅微晶粒组成的团簇和非晶界面两相混合而成，其中团簇所占体积百分数为50%；限定薄膜厚度、面积（正方形）分别为1微米、1平方厘米，掺磷度为未知参数；非晶界面受到压力、杂 图2.1 掺磷氢化纳米硅薄膜中微观层面结构 质的影响而形成晶体线缺陷，即刃型位错，晶粒团簇中硅原子呈长距有序排列。掺磷氢化纳米硅薄膜的具体微观结构分两部分。第一部分，根据位错相关理论[9]，非晶界面的微观结构可认为是晶体（与硅微晶粒有区别）内加入了一层额外的杂质原子平面后形成的线缺陷晶体结构，如下图2.1所示。 仅考虑掺磷氢化纳米硅薄膜的法向分量，即薄膜的厚度方向的变化情况，如图2.2所示。它是基于掺磷氢化纳米硅薄膜的理想模型的一种便于计算的物理模型。 图2.2 掺磷氢化纳米硅薄膜的宏观模型 具体来说，在垂直掺磷氢化纳米硅薄膜的方向上硅原子、氢原子、磷原子交替出现，总体上数量最多的是硅原子，最少的是磷原子，其中，硅－硅键为共价键，氢－硅键、氢－磷键为氢键[10]。根据氢与磷含量，就可以确定一维定向下掺磷氢化纳米硅薄膜的宏观结构具体排列。根据晶粒团簇的有序排列，一维定向上团簇排列方向一致，即硅－硅键在晶粒团簇中和氢－硅键、氢－磷键在非晶界面中两相交替排列，如图2.3所示。在图2.3中，准硅粒子（Si*）定义为所在原子层中的硅－硅键、硅－氢键等结合原子团的综合等效原子，是一种物理结构与化学性质接近于硅原子的准粒子，但是它具有不同于硅原子的性质，取决于氢杂质对其的结构的影响。这种准硅粒子也是元素的最小单元，其质量比硅原子大一点，而大小与硅原子基本相同，因此：若将准硅粒子分为原子实与价电子考虑，则可近似认为其与硅原子相同，如图2.3所示。 图2.3 掺磷氢化纳米硅薄膜微观结构 各个章节设计 1. 绪论 1.1本征氢化纳米硅薄膜的导电性和压阻效应研究进展 氢化纳米硅薄膜（nc-Si:H）））为它们平均的电子离原子的距离。由上式知，特殊原子势场具有确定值。考虑硅、磷、氢原子势场，可将特殊原子势场用一维关于硅团和氢原子、磷团的有限深方势垒来表示，详细见图3.2所示。根据具有周期性的任一函数均可以展开为傅