半导体和纳米的制备方法答案.pptxVIP

半导体晶体的生长及纳米材料的制备方法 晶体生长的方法 1.1晶体生长方法的分类 1.2 单晶硅的生长方法 2.半导体纳米材料的制备方法 2.1 物理方法 2.1.1机械球磨法 2.1.2 加热蒸发法 2.1.3 磁控溅射法 2.1.4 静电纺丝法 2.2 化学方法 2.2.1 溶胶凝胶法 2.2.2 水热法 2.2.3 化学气相沉积法（CVD） 2.2.4 刻蚀法 2.2.5电化学阳极氧化法 2.2.6 电沉积法 2.2.7 光照法 1.1 晶体生长方法分类 晶体生长的方法 单晶硅按晶体生长方法的不同，分为直拉法（CZ Czochralski ）、区熔法（ FZ,Float-Zone ）和外延法。直拉法、区熔法生长单晶硅棒，外延法生长单晶硅薄膜。 直拉法：生长的单晶硅主要用于半导体集成电路、二极管、外延片衬底、太阳能电池。目前晶体直径可控制在Φ3~8英寸。 区熔法：单晶主要用于高压大功率可控整流器件领域，广泛用于大功率输变电、电力机车、整流、变频、机电一体化、节能灯、电视机等系列产品。目前晶体直径可控制在Φ3~6英寸。 外延片：主要用于集成电路领域。 1.2 单晶硅的生长方法 直拉法的工艺过程 1.籽晶熔接： 加大加热功率，使多晶硅完全熔化，并挥发一定时间后，将籽晶下降与液面接近，使籽晶预热几分钟，俗称“烤晶”，以除去表面挥发性杂质同时可减少热冲击 2.引晶和缩颈：当温度稳定时，可将籽晶与熔体接触。此时 要控制好温度，当籽晶与熔体液面接触，浸润良好时，可开始 缓慢提拉，随着籽晶上升硅在籽晶头部结晶，这一步骤叫“引 晶”，又称“下种”。“缩颈”是指在引晶后略为降低温度，提高拉 速，拉一段直径比籽晶细的部分。其目的是排除接触不良引起 的多晶和尽量消除籽晶内原有位错的延伸。颈一般要长于20mm 3.放肩：缩颈工艺完成后，略降低温度，让晶体逐渐长大到所需的直径为止。这称为“放肩”。在放肩时可判别晶体是否是单晶，否则要将其熔掉重新引晶。单晶体外形上的特征—棱的出现可帮助我们判别，111方向应有对称三条棱，100方向有对称的四条棱。 4.等径生长：当晶体直径到达所需尺寸后，提高拉速，使晶体直径不再增大，称为收肩。收肩后保持晶体直径不变，就是等径生长。此时要严格控制温度和拉速不变。 5.收晶：晶体生长所需长度后，拉速不变，升高熔体温度或熔体温度不变，加快拉速，使晶体脱离熔体液面。 直拉法的两个主要参数：拉伸速率，晶体旋转速率 给坩埚内熔体施加水平或垂直磁场，抑制熔体的对流，达到消除对流条纹缺陷的目的。 在熔体的表面多了一层覆盖剂，通过覆盖剂密封可实现高压下拉晶，是制备大分解压化合物半导体单晶的理想方法。 区熔法： 区熔法是利用热能在半导体棒料的一端产生一熔区，再熔接单晶籽晶。调节温度使熔区缓慢地向棒的另一端移动，通过整根棒料，生长成一根单晶，晶向与籽晶的相同。 纳米粒子制备方法 物理法 化学法 其他方法 粉碎法 构筑法 气相反应法 液相反应法 湿式粉碎法 干式粉碎法 气体蒸发法 活化氢-熔融金属反应法 溅射法 真空沉积法 加热蒸发法 混合等离子体法 气相分解法 气相合成法 气-固反应法 沉淀法 水热法 溶胶-凝胶法 氧化还原法 冻结干燥法 喷雾法 共沉淀法 化合物沉淀法 水解沉淀法 2.半导体纳米材料的制备方法 纳米材料的主要形式 光催化机理简介： 主要材料：TiO2, Cu2O, CdS, ZnO, Bi 盐等…… 可见光的能量范围 1.64-3.11 eV 有待解决的问题： 1、怎样使材料在可见光范围响应 2、怎样使载流子快速的转移 3、怎么阻碍跃迁电子和空穴的复合使其有效的分离 方法： 1、制备纳米级材料 2、材料复合 3、掺杂 锂离子电池机理简介： 主要问题： 1、导电性差 2、容量低 3、循环性差 4、实际应用的成本 解决办法： 1、制备特殊结构的纳米级材料 2、复合 3、掺杂 2.1 物理方法 2.1.1机械球磨法 采用球磨方法，控制适当的条件得到纯元素、合金或复合材料的纳米粒子。其特点操作简单、成本低，但产品纯度低，颗粒分布不均匀。 Qiancheng Zhu, Shi bi Zeng, Yu ying*(under publishing) 2.1.2 加热蒸发法 通过加热蒸发某种物质使其沉积在固体表面，称为蒸发镀膜。 2.1.3 磁控溅射法 磁控溅射法是在高真空充入适量的氩气，在阴极(柱状靶或平面靶)和阳极(镀膜室壁)之间施加几百K 直流电压，在镀膜室内产生磁控型异常辉光放电，使氩气发生电离。氩离子被阴极加速并轰击