一、硅基AlN薄膜的成分与表面分析（论文文献综述）
张振云[1]（2021）在《钙钛矿光伏电池的掺杂及界面调控研究》文中提出钙钛矿材料以优异的光吸收能力、小激子结合能及高载流子迁移率等优点活跃在研究者的视野中。以钙钛矿材料为核心的光伏电池由于效率高、制备简单及可柔性应用等特点成为非常有前景的新型太阳能电池。然而由于钙钛矿结晶性难控制、电子传输层缺陷多及界面复合严重等问题,限制了其大规模应用与发展。本论文围绕光生电荷的产生与分离这一关键问题,以电子传输层材料优化、钙钛矿晶体质量的提高及界面调控为出发点,实现了钙钛矿电池性能的提升。首先,筛选了具有合适离子半径的金属元素,对电子传输层材料进行掺杂,实现了缺陷钝化、电子传输层/钙钛矿吸光层的能级排列优化及器件光响应能力的同时调控,提高了电子传输层对光生电荷的抽离效率。其次,对钙钛矿进行掺杂处理并在电子传输层和钙钛矿吸光层之间沉积钝化层,获得了高质量的钙钛矿薄膜并改善界面,促进了光生电荷的产生以及在钙钛矿层/电子传输层界面的高效分离。再次,系统比较了挥发性和非挥发性乙酸盐对钙钛矿结晶性的影响,从而制备出致密平整、大晶粒尺寸和低缺陷态密度的高质量钙钛矿薄膜,改善了钙钛矿/碳层的接触,促进了光生电荷的产生以及在钙钛矿/碳层界面的分离。最后,通过掺杂处理电子传输层,改善了钙钛矿形貌,钝化了钙钛矿缺陷,增强了电子传输层抽离电子的能力。从而提高了载流子在界面处的分离效率,提升了无机钙钛矿电池的光电性能。采用共掺杂手段,通过一步旋涂法在TiO2致密层中引入Co和Eu元素。Co掺杂钝化了 TiO2晶格中缺陷,增强了薄膜的导电性,有利于开路电压的提高;Eu掺杂可以使TiO2电子传输层将吸收的紫外光下转移放出红光,提高了器件的光响应能力,有利于短路电流密度的提高。此外,共掺杂抬高了TiO2导带底的位置,优化了电子传输层/钙钛矿吸光层的能级排列,促进了光生电荷从钙钛矿吸光层到电子传输层的高效传输。通过精细优化掺杂浓度,最终构建的碳基钙钛矿电池光电转换效率达到14.06%,稳定性良好。这种共掺杂为同时大幅提高开路电压和短路电流密度提供了一种优化思路。通过结构设计,在碳基钙钛矿电池中的电子传输层/钙钛矿吸光层间,采用旋涂法插入Al2O3。此外,在钙钛矿前驱液中引入g-C3N4。探讨了协同调控作用对碳基钙钛矿电池的性能影响。g-C3N4使钙钛矿晶粒尺寸变大,吸光度提高,结晶性增强,并钝化了钙钛矿缺陷。器件内建电场增大,载流子分离更加高效。Al2O3可以抑制电子传输层导带上的电子发生反向迁移与钙钛矿价带上的空穴复合。通过精细优化制备参数,碳基钙钛矿电池的光电转换效率提高至14.34%,相较未优化器件,效率提高约36.6%。针对无空穴传输层碳基钙钛矿电池中钙钛矿吸光层和碳层接触差的问题,在钙钛矿前驱液中分别引入挥发性NH4Ac和和非挥发性ZnAc2,系统比较了两种乙酸盐对钙钛矿晶体质量的影响。结合原子力显微镜和场发射扫描电镜表征发现,经过NH4Ac处理的钙钛矿薄膜更加致密平整,有助于改善钙钛矿薄膜和碳层的接触,降低二者的接触势垒,空穴抽离更加高效。由于NH4Ac的引入提高了钙钛矿的结晶性并且钝化了薄膜缺陷,钙钛矿薄膜的非辐射复合大大减少。此外,NH4Ac处理过的钙钛矿,其组分没有发生变化,因此,避免了外来原子对钙钛矿结晶带来的不利影响。基于此构建的碳基钙钛矿电池光电转换效率提高了约23%,未封装的器件置于室温环境中1900h后,效率保持初始的94%。引入Al2O3层后,器件效率提高至14.65%。经过ZnAc2处理后,亦可获得大晶粒尺寸、长载流子寿命的钙钛矿,但由于非挥发性的锌盐最终在钙钛矿中有残留,钙钛矿薄膜有裂缝出现,不利于载流子的高效传输,导致器件性能提高幅度较小。针对电子传输层/无机钙钛矿界面电荷积累的问题,创新性的选取Eu（NO3）3处理SnO2电子传输层,减少了 SnO2/CsPbI2Br界面电荷的积累,研究了 Eu（NO3）3的调控机理。一方面,Eu（NO3）3的引入改善了钙钛矿形貌,钝化了钙钛矿缺陷,增强了钙钛矿结晶性。另一方面,Eu（NO3）3的引入提高了电子传输层抽离电子的能力,减少了电荷在界面的积累,抑制了光生电荷在界面处的非辐射复合,促进了光生电荷的高效传输。通过精细优化掺杂浓度,构建的无机钙钛矿电池的最高效率可达16.83%,其中,开路电压达到1.4V,开压损失低至0.52 V。
徐知源[2]（2021）在《基于溶液法制备高性能硅基太阳电池载流子传输层的研究》文中研究指明目前国内光伏市场由基于重掺杂载流子传输层和直接金属化接触技术制作的晶体硅太阳电池主导。从制造技术层面来讲,对晶体硅表面进行重掺杂作为电子（表面扩散重掺磷）或空穴（表面扩散重掺硼或热蒸镀铝电极）传输层对于掺杂过程要求高温和高真空设备并且制造过程涉及有毒气体,这毫无疑问地提高了对制造工艺的要求,并且增加了制造的成本。从器件性能层面来讲,对晶体硅表面高浓度的掺杂会造成寄生吸收并在晶体硅的晶体结构中引入大量的晶格缺陷,从而引起大量的俄歇复合进而导致光生载流子的损失。基于这些仍然有待解决的科学技术问题,光伏研究者们展开了对新型载流子传输材料的研究。现阶段我们对新型载流子传输材料具有这样四个基本要求。其一,对晶体硅表面免掺杂;其二,能高效选择性传输晶体硅中的电子或空穴;其三,尽量满足低温技术路线;最后,对生产设备的需求尽量简单。基于这四个基本要求,本论文开展了以下工作:（1）由溶液法合成过渡金属铬氧化物（CrOx）薄膜并作为硅基电池空穴传输层。基于硝酸盐溶液前驱体的自蔓延燃烧合成方法,将氧化铬薄膜应用于p型硅基电池后测试器件光电转换效率最高为16.1%,相比于直接金属化的器件15.2%的转换效率,加入溶液法氧化铬薄膜后在器件性能方面有一定程度的提升。（2）通过铜掺杂及空气退火进一步改性氧化铬薄膜用于太阳电池空穴传输。在证明了溶液法合成的氧化铬薄膜应用于硅基电池可行后,我们针对氧化铬薄膜进行掺杂改性并调控退火工艺来进一步提升薄膜的电学性质。掺铜后150摄氏度退火的薄膜功函数达5.04 e V,接触电阻低至94.8 mΩ·cm2,应用于p型硅基电池后测试器件光电转换效率最高为16.9%,相比于直接金属化的器件的15.2%和氧化铬薄膜的器件16.1%的光电转换效率,器件性能有了较明显的提升。（3）溶液法制作电子选择性传输层改善n型晶体硅太阳电池电子传输界面接触电阻。从两种改善接触电阻的理论出发,选择低功函数的金属盐在晶体硅表面诱导能带弯曲,以及利用大分子有机物吸附硅表面处理部分悬挂键消弱表面费米能级钉扎效应,基于此实现电子的选择性传输。其中葡萄糖酸钠与晶体硅接触电阻低至1.3 mΩ·cm2;Tween-20接触电阻低至5.8 mΩ·cm2。将葡萄糖酸钠用于晶体硅作为电子传输层制作太阳电池器件光电转换效率为16.1%,将Tween-20用于晶体硅作为电子传输层制作太阳电池器件光电转换效率为15.3%。
孙中贵[3]（2021）在《C和TiO2对硅基复合负极材料的作用机理研究》文中认为硅被认为是未来最具有发展前景的锂离子电池负极材料。在众多解决硅负极体积效应的策略中,C和TiO2是两种理想的复合基质。它们一般通过化学合成的方法与硅纳米颗粒形成“核-双壳”结构。然而,这种结构存在壳层厚度控制难、均匀性差以及界面复杂等问题,使得通过该结构研究C和TiO2对硅基负极材料的作用机制是一大难题,为此,设计构建一种可靠的研究模型成为探索这一问题的关键;薄膜电池在航空航天以及一些特殊领域被广泛应用,采用Si负极的薄膜电池其体积效应更加难以克服,亟需找到一种工艺绿色、操作简单、成本低廉的方法实现多孔型Si基薄膜负极。TiO2作为一种在光催化及有机物分解等领域中常用的催化剂,其对于硅基薄膜电极材料表面SEI膜生长及其对电解液的影响未见报道,有待于深入研究。针对上述问题,本论文以薄膜（多层膜）为研究模型,开展了以下三个方面的工作:1)通过磁控溅射法制备了Si-C-TiO2多层膜,并基于该多层膜结构模型探索了非晶C和非晶TiO2对硅基负极结构及电化学性能的影响,研究了C/TiO2界面对硅基材料离子扩散动力学的影响。研究结果表明,非晶C层在循环初期可以显着缓解硅基复合电极的体积膨胀及开裂。而非晶TiO2层在整个循环过程中都能抑制硅基薄膜材料的体积膨胀,另一方面非晶TiO2层的刚性作用提升了硅基复合材料的脆性,使得电极在循环过程中可以发生合适的开裂,从而为锂离子的传输提供快速通道。此外,在C/TiO2界面处易形成高的离子浓度梯度,显着的促进了硅基薄膜电极中锂离子的扩散,实现了多层膜材料中硅材料的高效锂化。正是由于上述几点的共同作用,Si-C-TiO2多层膜在电流密度为0.2 A g-1的条件下,循环200次后的容量利用率可以保持在61.3%的水平,比容量可以达到1216.1 m Ah g-1,多层膜材料表现出较好的循环性能以及超高的容量利用率。2)针对致密薄膜电极材料造孔难的问题,本文利用Si和TiO2间的Kirkendall效应,在热处理条件下制备了多孔硅基薄膜材料。研究发现,在低温（350℃）热处理条件下即可实现部分的硅材料从薄膜中扩散出来,并在薄膜内部制造出大量的孔洞。这些孔洞一方面为硅基薄膜的体积变化预留了空间,另一方面大的孔壁表面为离子的传输提供了快速通道。在电流密度为2.5 A g-1的条件下,多孔硅基薄膜材料在循环1000次后容量达到922.6 m Ah g-1,多孔硅基电极表现出良好的循环寿命以及优异的循环可逆容量。但是当热处理温度升高后,一方面,Si扩散至薄膜表面的速度加快,过量Si的扩散致使薄膜电极中硅活性物质的大量损耗,不利于电极容量的提升。另一方面,在高温热处理条件下,TiO2从非晶态转化成锐钛矿态,使得硅基薄膜电极的电子和离子的传输性能显着下降。3)TiO2是常用的催化材料,通过对比研究Si-C和Si-C-TiO2多层膜的循环特性发现,在硅基薄膜材料表面引入非晶TiO2层,在300次循环后含有非晶TiO2的电极表面发生明显的电解液分解,分解产物不仅填充了电极表面的裂纹,而且使的电极材料的循环容量上升。这一发现可实现通过补充（或过量添加）电解液的方式弥补Si基负极材料在循环过程中的容量损失。
苏帅[4]（2021）在《基于自终止热刻蚀方法的凹槽栅GaN高电子迁移率晶体管研究》文中进行了进一步梳理GaN作为第三代半导体的代表,具有大禁带宽度、高击穿场强的优良特性,同时AlGaN/GaN异质结具有高浓度二维电子气（2DEG）、高电子迁移率的突出特点,因此利用AlGaN/GaN异质结制备的高电子迁移率晶体管（GaN HEMT）具有高耐压、低导通电阻、高开关速率等优点,有望应用于高频高压电力电子器件中,极大地提高能源转换的效率。在实际应用时,考虑到失效安全及简化驱动电路的需求,需要制备增强型器件。在增强型器件开发中,高均匀性、低界面态密度的栅极凹槽可控制备成为亟需解决的关键瓶颈问题之一,也成为当前国内外研究的热点。针对上述关键科学问题,本论文基于系统研究提出并开发出一种新型栅极凹槽制备的方法,并将该方法应用于器件的制备中。论文的主要研究内容如下:1.成功开发出一种新型高均匀性、低界面态密度、深度可控的栅极凹槽制备方法。深入研究了传统干法刻蚀和湿法腐蚀的机理以及存在的问题,并提出了利用MOCVD高温自终止热分解刻蚀方法实现高均匀性、低界面态栅极凹槽结构的技术思路。进而设计和生长了具有10 nm GaN插入层的复合势垒外延结构,并对该外延结构的极化模型及各外延层的作用做出了系统分析。基于该复合势垒外延结构,成功验证了热分解自终止刻蚀方法的可行性。针对分解完成后凹槽表面出现的凸起结构问题,提出了凹槽在热分解过程中所受的气流模型,详细分析了分解温度、腔室压强、NH3气流量、凹槽与气流相对方向的影响,并最终优化出分解完成后表面平整,台阶流清晰,且粗糙度为0.29nm的凹槽表面形貌。通过该自终止热分解方法的使用凹槽深度的均匀性提高了～3倍,凹槽深度达到精确可控,且分解过程对2DEG特性无影响,同时可以将由于干法刻蚀造成的界面损伤态（Cl相关）以及表面杂质（O和C等）几乎完全去除,界面态密度由～1013 eV-1·cm-2降低到～1011 eV-1·cm-2,降低了～2个数量级。2.利用Si离子注入的方法,制备出高均匀性、低接触电阻率的源漏欧姆接触。研究了传统Ti/Al基高温欧姆接触的形成原理及各层金属的作用,利用TiN表面接触层,制备出低表面粗糙度的无Au欧姆接触;通过优化AlGaN势垒厚度、Ti/Al金属的厚度比、退火温度等条件,得到接触电阻率为0.84 Ω·mm的无Au欧姆接触,但其电阻率难以继续降低。开发出完整的Si离子注入欧姆接触制备工艺,研究了离子注入剂量与接触电阻率的关系,通过优化得到接触电阻率低至～0.3 Ω·mm的源漏欧姆接触。得益于Si离子注入的高均匀性,接触电阻率的片上均匀性极高。实验中为了解决Si离子高温激活过程中的表面分解问题,利用SiN/AlN叠层结构作为高温退火的表面保护层从而有效解决了表面分解的问题,同时表面保护层增强了异质结沟道处的2DEG浓度,减小了沟道的方阻,另外该保护层薄膜可以作为器件的的钝化层存在。3.使用自终止热分解刻蚀方法成功制备了高均匀性、低栅极界面态的GaN MIS HEMT器件。与传统干法刻蚀方法制备的器件相比,其性能实现了大幅提高。阈值电压漂移减小至0.08 V,栅极失效电压提高至+13 V,阈值电压的热漂移降低至-0.4V,且VTH均匀性显着提高,达到-6.03±0.12V。设计并生长了应用于增强型MIS HEMT器件制备的双沟道复合势垒外延结构,使用该外延结构成功制备出MIS栅结构增强型器件,器件阈值电压VTH为1.2 V@10μA/mm,开关比为109,输出电流～300mA/mm以上,初步实现增强型器件操作,成功验证了自终止热分解刻蚀方法在增强型MIS HEMT器件制备中的可行性。4.开发出完整的基于自终止热刻蚀方法制备二次外延p-GaN栅增强型器件的工艺流程,并制备了与其工艺兼容的混合阳极横向二极管器件。制备的增强型器件阈值电压达到1.75 V@10μA/mm,开关比达到1010量级,阈值电压回滞减小至0.005 V,栅极漏电流降低,输出电流和峰值跨导均实现了提高。深入研究了 GaN HEMT器件在实际应用中需要与二极管反接并联使用的需求,成功开发出一种与二次外延p-GaN栅增强型HEMT器件制备工艺完全兼容的厚势垒混合阳极横向二极管器件,相比传统的一次外延薄势垒结构二极管,器件的正向开启电压Von（0.7 V）导通电阻Ron（10.2 Ω·mm）同时实现了降低,且器件在无场板结构的情况下,实现了 488 V的反向击穿电压。
贾鑫[5]（2020）在《GaN基金刚石散热层的制备及其性能研究》文中研究说明随着氮化镓（GaN）基功率器件功率越来越高,器件的“自热效应”愈加明显,对高频高功率电子器件散热提出了迫切需求。采用CVD金刚石代替传统衬底材料可以有效满足高频高功率器件散热需求,有效提升器件性能、器件寿命与可靠性。但GaN外延层沉积金刚石膜存在GaN外延层稳定性差、热失配大及应力累积导致外延层开裂等技术难题。此外,影响GaN/金刚石界面热传输的科学问题尚未明确,限制了金刚石衬底GaN基功率器件的进一步发展。本文研究在高温氢等离子体环境中GaN/保护层表面上进行金刚石的稳定形核与生长,基于静电增强自吸附效应及双金刚石层方法制备了低应力金刚石/GaN复合结构材料,研究了影响GaN与金刚石界面热传输机制,测量了金刚石/GaN的界面热阻。研究了高温氢等离子体对GaN外延层诱导分解机制及抑制分解途径,氢等离子体和温度分别是GaN分解的诱因和驱动力,因此,高温氢等离子体环境中GaN外延层的稳定性极差,在GaN表面添加保护层和提高氢等离子体中氮分压能有效抑制氢等离子体渗透,采用磁控溅射技术沉积低粗糙度致密无孔洞的非晶态SiNx和AlN保护层。研究了微波化学气相沉积方法在GaN/保护层表面沉积金刚石膜的规律,以甲烷浓度12%,沉积温度800℃时能够形成致密金刚石膜进一步抗氢等离子体渗透,基于GaN/保护层与纳米金刚石粉的静电增强自吸附效应,实现了纳米金刚石粒子高密度分散在衬底上,最终在GaN/保护层表面快速获得高度致密金刚石形核层,有效提升界面结合强度和金刚石形核层质量。根据界面热传输理论探究了界面微观结构和声子态密度失配度及保护层材料与界面热传输的相关性,提出了保护层材料选择与界面处声子态密度匹配度是影响界面热传输的重要因素,提高保护层粗糙度可以增加界面有效接触面积,实现界面热传输能力进一步提升,获得GaN/金刚石界面热阻为35.5±5.2m2K/GW。提出一种双金刚石层制备金刚石衬底GaN晶圆的方法,成功制备了低应力低界面热阻的GaN/金刚石结构,且GaN外延层转移前后晶体质量未见明显降低。霍尔测试结果显示,采用两步法金刚石工艺参数:形核阶段,甲烷浓度为12%,形核温度为800℃,形核5min后,生长阶段以甲烷浓度为5%,沉积温度为850℃时,金刚石衬底GaN外延层电子迁移率衰减最少,衰减约14%。
赵龙[6]（2020）在《基于AlN薄膜压电水听器的结构设计及工艺加工》文中进行了进一步梳理水听器是基于水声学原理制造的可以测量流体中声场的器件。随着人们对深海环境的不断深入研究以及海洋军事科技的发展,流体环境需要被检测信号的频率不断降低,声信号检测标准越来越高,传统水听器已无法满足越来越高的声信号检测需求。基于新型材料、新结构MEMS水听器的研制成为各国水声检测领域研究的重点,小型化、低频检测、高集成度、高灵敏度以及一致性已经成为MEMS水听器发展的重要方向。结合新型压电材料AlN薄膜、压电效应和MEMS技术研发的基于AlN薄膜的压电水听器有望解决传统水听器体积大、能耗高以及灵敏度低等问题。第三代半导体AlN薄膜有着良好的压电性能,优异的物理性能以及稳定的化学性能,如耐高温高压和耐酸碱腐蚀等优点。通过SOI基底的MEMS加工技术,采用Mo-AlN-Al作为压电层的结构设计,实现水声传感器的高灵敏度、低频型、微型化和一致性等优点。本文分析了AlN压电薄膜材料的压电效应以及进行了压电水声传感器的理论分析,论证该型器件研制的可行性。基于AlN薄膜材料特性和水声传感器的理论研究,设计出三明治结构压电层和悬空腔振动单元,通过COMSOL仿真软件对该型结构设计进行固有频率、灵敏度及应力进行仿真分析。根据仿真结果设计基于AlN薄膜压电水听器的结构及其尺寸参数,并设计对应的工艺加工流程。结合MEMS加工平台对基础芯片进行工艺加工,在第一轮工艺加工过程中由于底部电极过刻、铝电极氧化导致引线键合粘附性降低等问题导致工艺成品率低。在第一轮结构设计及工艺加工基础上进行改进,进行第二轮结构设计和工艺加工。在第二轮流片过程中,芯片成品率大幅提高,且对加工完成芯片进行结构尺寸表征,表征结果和设计参数相符。
陈继明[7]（2020）在《超声油膜厚度测量及所用AlN压电换能器的研究》文中提出科学技术的快速发展对设备性能的要求越来越高,极端工况变得越来越普遍。设备中润滑油膜在这种极端工况下厚度减小,油膜过薄会导致设备关键部位润滑失效,油膜较厚会导致设备运转不稳定。油膜厚度成为判断设备能否安全运转的关键参数,因此对润滑油膜的测量具有重要的工程实用价值。本文建立了基于反射系数法的共振模型和弹簧模型,仿真计算了两种模型的反射系数,结果和理论分析一致。将反射系数法应用于曲面油膜厚度测量,分析了曲率和换能器安装精度对测量结果的影响,并且以滑动轴承和滚动轴承简化模型为例,对测量结果进行研究。建立AlN压电换能器复合结构的有限元模型,对振型、共振频率、导纳、有效机电耦合系数等进行了研究;在原有换能器的模型上增加油液和空气域,建立电-固-声多物理场耦合模型,对声场进行了研究,包括时域分析（超声在润滑油中的传播过程）和频域分析（声压、声压级、指向性）。分析了磁控溅射镀膜的影响因素,在不锈钢和硅基片上进行镀膜试验,研究了氮气流量比、溅射功率、过渡层材料对AlN压电薄膜结晶性能的影响,利用XRD、SEM等技术对镀膜结果进行表征,对硅基体上高质量的AlN薄膜实现图形化,制作复合结构的AlN压电换能器。为了验证测量理论和仿真结果的正确性,设计并搭建了静态油膜厚度测量平台,对共振模型下130μm、140μm、150μm、160μm和弹簧模型下9μm厚度的油膜进行测量,结果良好。
蒋欣孜[8]（2020）在《多层结构氮化硅基阻变器件研究》文中进行了进一步梳理随着大数据、云计算、物联网、人工智能等信息产业的快速发展,市场对非易失性存储器的需求与日俱增。然而,由于物理限制器件的特征尺寸进一步缩小将变得十分困难,摩尔定律即将完全失效,传统的半导体存储器已面临其严重的技术瓶颈。因此,寻求更高性能、更快速度、更大密度、更强可靠性和更低功耗的新型存储器成为目前的研究热点。其中,具有结构简单、读写速度快、密度大、面积小、成本低、保持时间长、功耗低、与传统CMOS工艺兼容等众多优点的阻变存储器引起了学术领域与工业领域的高度重视。在众多阻变层材料中,氮化硅基阻变器件因操作电压小、保持时间长、开关速度快、耐久性好等突出优点而备受关注。本文将通过构建多层结构氮化硅基阻变器件来提高器件的阻变特性,具体研究内容与成果如下:1.本文对Ta/Si Nx/Al Ox/Pt RRAM器件进行了制备与电学特性分析,并对器件直流转换、导电机制、阻变机理等方面的特性进行了研究。首先通过等离子体增强原子层沉积（PEALD）技术制备一薄的Al Ox层并插在Si Nx层与Pt底电极界面处。观察到了器件LRS下具有非线性,接着详细讨论了插入的Al Ox层在Ta/Si Nx/Al Ox/Pt器件电阻转变和导电机制中的作用。研究发现器件LRS下的非线性归因于界面形成的肖特基势垒,器件的导电机制是由Si悬挂键组成的导电通道与Al Ox势垒层共同作用的结果。此外,Ta/Si Nx/Al Ox/Pt RRAM器件还表现出良好的耐擦写能力（>102）、稳定明显的存储窗口（>10）、缓变型RESET过程等特点。最后,通过调整淀积时间制备出了三组具有不同厚度的Si Nx薄膜,研究了Si Nx薄膜厚度对器件阻变特性的影响。研究发现不同厚度的Si Nx薄膜具有不同的表面粗糙度,从而影响泄露电流的大小,选择适当厚度的Si Nx薄膜可以减低器件HRS电流并提高器件的存储窗口大小。2.为了进一步提高器件的可靠性,本文制备并研究了Ta/Si Nx/Al N/Pt RRAM器件。研究发现器件低阻态下满足欧姆导电机制,器件高阻态下由TC-SCLC导电机制和肖特基发射导电机制共同主导。器件的电阻转变行为可以归因于氮离子迁移留下的氮空位组成的导电通道的形成与断裂。器件转换电流低于1m A,并具有稳定的存储窗口。由于Al N薄膜具有较高的热导率,使得器件局部热效应剧烈程度减弱,提高了导电通道的稳定性,使得器件开关电压一致性有所改善。此外,该器件还表现出其他优异的阻变特性,包括良好的耐久性（>103）和数据保持能力。最后,通过调整淀积时间制备出了三组具有不同厚度的Al N薄膜,同时研究了Al N薄膜厚度对双层结构器件开关参数的影响。
闫硕[9]（2020）在《基于AlN/ZnO复合结构的高频SAW器件的制备与研究》文中研究说明5G信息时代下,随着通信技术的快速发展,高频声表面波（SAW）器件的需求急剧增加。如何在提升SAW器件频率特性基础上降低插入损耗是目前的研究热点和难点。针对SAW器件低损耗和高频的矛盾问题,本文主要从压电复合结构和SAW器件结构两方面进行优化探索,对5G信息时代迫切需求的高频SAW器件的低损耗特性具有一定的科学意义和应用价值。本文在硅基衬底上系统地研究了退火温度对ZnO薄膜性能的影响、溅射功率和ZnO缓冲层厚度对AlN薄膜性能的影响;通过XRD、AFM和PFM等表征手段进行测试分析,结果得到最佳工艺条件:ZnO薄膜退火温度650℃;AlN溅射功率220 W;ZnO缓冲层厚度60 nm时,AlN薄膜具有最佳（002）取向、最小FWHM值和最大压电总振幅（144 pm）,制备得到最优AlN/ZnO复合结构。然后,在硅基衬底上基于最优压电复合结构制备不同叉指换能器结构（100 nm叉指线宽下有、无中间栅,300 nm叉指线宽下单、双叉指结构）的SAW谐振器,频率响应测试结果表明中间栅的加入在保持原有器件频率的基础上略微降低插入损耗;双叉指结构显着降低插入损耗;叉指线宽的减小使频率显着增大。最后,基于金刚石衬底沉积了有、无ZnO缓冲层的AlN薄膜,构建了SAW谐振器并对其性能进行研究;结果表明ZnO缓冲层的加入使得金刚石衬底上AlN薄膜的结晶质量和压电性能有所提升,在中心频率均为7.49 GHz下,加入ZnO缓冲层后SAW谐振器的品质因数由412.53升高到761.26。本文取得的创新工作如下:（1）在硅基衬底上获得用于制备高性能AlN薄膜的最优ZnO缓冲层厚度;（2）对比有、无中间栅和单、双叉指结构的SAW谐振器,在硅基衬底上基于最优复合结构压电薄膜及双叉指结构有效降低了器件的插入损耗;（3）在金刚石衬底上引入ZnO缓冲层,有效改善了AlN薄膜的压电性能和SAW谐振器的品质因数。本文提出使用ZnO缓冲层来改善AlN薄膜性能的方法,在一定程度上改进了SAW谐振器的性能,为制备高频SAW谐振器提供了一定的理论和实验基础。
贺显明[10]（2019）在《基于梯形悬臂梁阵列的微型宽频带压电振动能量收集器的相关理论与关键技术研究》文中认为当今社会,“互联网+”、物联网、智慧城市、汽车电子、移动通信、智能制造和人工智能等新兴市场的快速增长,促进了无线传感网络的飞速发展,然而无线传感网络节点的供电问题对全球能源体系提出了全新的挑战。高效获取与转换环境能量的微能源技术已成为无线传感网络节点持久可靠供电的使能技术,如何进一步实现环境动能的高效获取与转换、提高环境适应性已成为本领域的研究重点。论文针对实用化过程中微型压电振动能量收集器存在输出性能和工作频带难以满足应用需求等问题,基于多模阵列拓频法和碰撞限幅非线性拓频法,提出了基于梯形悬臂梁阵列的微型宽频带压电振动能量收集器新结构;系统地建立并解析求解了基于梯形悬臂梁阵列的宽频带压电振动能量收集器机电耦合与频带拓展相关理论模型;分析了基于AlN薄膜的梯形压电悬臂梁单元性能的主要影响因素,设计并优化了器件的结构参数;开展了AlN薄膜、三维微结构兼容加工工艺研究,制定了器件的加工工艺流程;成功研制出基于梯形悬臂梁阵列的微型宽频带压电振动能量收集器样机。研制的样机在0.5g加速度激励下的最优化负载电压、最优化输出功率与工作频带宽度分别可达6.73 V、10.06μW和5.8 Hz,有效地提升了输出性能与拓展了工作频带宽度。论文的主要研究工作:（1）系统地分析了压电振动能量收集器的理论模型、压电材料、结构设计、加工工艺和频带拓展的国内外研究现状、趋势和存在的问题,确定了本论文的研究目标与研究内容。（2）基于多模阵列拓频法和碰撞限幅非线性拓频法,提出了基于梯形悬臂梁阵列的微型宽频带压电振动能量收集器新结构,建立并解析求解了非等截面压电悬臂梁单元的单自由度双向耦合集总参数模型、基于欧拉-伯努利梁理论的双向耦合分布参数模型、基于Hamilton原理和铁木辛柯梁理论的双向耦合分布参数模型,并采用ANSYS有限元仿真对理论模型进行了验证。（3）建立了非等截面压电悬臂梁单元的碰撞限幅频带拓展非线性双向耦合集总参数机电模型,求解与分析了构建的非线性机电模型;并理论分析了碰撞限幅激励下的限幅结构单元的电学输出。（4）研究了不同形状非等截面压电悬臂梁的压电层轴向应力分布,系统地分析了影响梯形压电悬臂梁单元性能的主要因素,确定了梯形压电悬臂梁单元的主要技术指标与总体优化思路,基于建立的理论模型完成了宽频带压电振动能量收集器结构参数与限幅高度的优化设计。（5）分析了AlN压电薄膜的晶体结构、结晶取向机理与影响因素、制备方法,完成了梯形压电悬臂梁阵列单元的加工工艺流程的制定与版图设计,成功研制出基于梯形悬臂梁阵列的宽频带压电振动能量收集器样机。（6）研究了基于梯形悬臂梁阵列的宽频带压电振动能量收集器的测试方法,搭建了振动性能测试平台,对器件的相关参数和电学输出性能进行了测试与分析。
二、硅基AlN薄膜的成分与表面分析（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、硅基AlN薄膜的成分与表面分析（论文提纲范文）
（1）钙钛矿光伏电池的掺杂及界面调控研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 2 绪论 |
| 2.1 钙钛矿材料简介 |
| 2.1.1 钙钛矿的晶型 |
| 2.1.2 钙钛矿的物理化学性能 |
| 2.1.3 钙钛矿的制备方法 |
| 2.2 钙钛矿电池简介 |
| 2.2.1 太阳能电池 |
| 2.2.2 钙钛矿电池的发展 |
| 2.2.3 钙钛矿电池的结构分类与工作原理 |
| 2.2.4 碳基钙钛矿太阳能电池 |
| 2.3 钙钛矿光伏电池的研究现状 |
| 2.3.1 钙钛矿电池的掺杂研究 |
| 2.3.2 钙钛矿电池的界面调控研究 |
| 2.3.3 钙钛矿电池的稳定性研究 |
| 2.3.4 钙钛矿电池的环境和成本研究 |
| 2.4 本文的研究目的与内容 |
| 3 碳基钙钛矿电池电子传输层的掺杂调控及性能研究 |
| 3.1 实验材料及方法 |
| 3.1.1 实验试剂及材料 |
| 3.1.2 实验设备及仪器 |
| 3.1.3 实验流程及方法 |
| 3.1.4 实验测试及表征 |
| 3.2 实验结果与讨论 |
| 3.2.1 基于Co/Eu掺杂的TiO_2电子传输层结晶性分析 |
| 3.2.2 基于Co/Eu掺杂的TiO_2电子传输层元素化学态分析 |
| 3.2.3 基于Co/Eu掺杂的TiO_2电子传输层能级排列分析 |
| 3.2.4 基于Co/Eu掺杂的TiO_2电子传输层光电性能研究 |
| 3.2.5 基于Co/Eu掺杂的碳基钙钛矿电池光电性能研究 |
| 3.2.6 基于Co/Eu掺杂的碳基钙钛矿电池稳定性研究 |
| 3.2.7 Co/Eu掺杂机理研究 |
| 3.3 本章小结 |
| 4. 掺杂和界面协同调控碳基钙钛矿电池性能研究 |
| 4.1 实验材料及方法 |
| 4.1.1 实验试剂及材料 |
| 4.1.2 实验仪器及设备 |
| 4.1.3 实验流程及方法 |
| 4.1.4 实验表征及测试 |
| 4.2 实验结果与讨论 |
| 4.2.1 基于g-C_3N_4掺杂的钙钛矿吸光层表面形貌分析 |
| 4.2.2 基于g-C_3N_4掺杂的钙钛矿吸光层结晶性分析 |
| 4.2.3 基于g-C_3N_4掺杂的钙钛矿吸光层光吸收分析 |
| 4.2.4 基于g-C_3N_4掺杂的碳基钙钛矿电池的光电性能研究 |
| 4.2.5 g-C_3N_4掺杂机理研究 |
| 4.2.6 基于g-C_3N_4掺杂和Al_2O_3界面协同调控的碳基钙钛矿电池光电性能研究 |
| 4.2.7 基于g-C_3N_4掺杂和Al_2O_3界面协同调控的碳基钙钛矿电池稳定性研究 |
| 4.2.8 Al_2O_3界面调控机理研究 |
| 4.3 本章小结 |
| 5. 碳基钙钛矿电池吸光层的掺杂调控及性能优化研究 |
| 5.1 实验材料及方法 |
| 5.1.1 实验试剂及材料 |
| 5.1.2 实验仪器及设备 |
| 5.1.3 实验流程及方法 |
| 5.1.4 实验测试及表征 |
| 5.2 实验结果及讨论 |
| 5.2.1 基于NH_4Ac和ZnAc_2掺杂的钙钛矿吸光层结晶性分析 |
| 5.2.2 基于NH_4Ac和ZnAc_2掺杂的钙钛矿吸光层形貌分析 |
| 5.2.3 基于NH_4Ac和ZnAc_2掺杂的钙钛矿吸光层光电性能研究 |
| 5.2.4 基于NH_4Ac和ZnAc_2掺杂的碳基钙钛矿电池光电性能研究 |
| 5.2.5 基于NH_4Ac和ZnAc_2掺杂的碳基钙钛矿电池稳定性研究 |
| 5.2.6 乙酸盐掺杂机理研究 |
| 5.2.7 基于NH_4Ac和Al_2O_3界面协同调控的碳基钙钛矿电池光电性能研究 |
| 5.3 本章小结 |
| 6. 无机钙钛矿电池电子传输层的掺杂调控及性能研究 |
| 6.1 实验材料及方法 |
| 6.1.1 实验试剂及材料 |
| 6.1.2 实验设备及仪器 |
| 6.1.3 实验流程及方法 |
| 6.1.4 实验表征及测试 |
| 6.2 实验结果及讨论 |
| 6.2.1 基于Eu(NO_3)_3调控SnO_2电子传输层对CsPbI_2Br形貌影响 |
| 6.2.2 基于Eu(NO_3)_3调控SnO_2电子传输层对CsPbI_2Br光学性能及结晶性影响 |
| 6.2.3 基于Eu(NO_3)_3调控的CsPbI_2Br钙钛矿电池光电性能研究 |
| 6.2.4 基于Eu(NO_3)_3调控的CsPbI_2Br钙钛矿电池稳定性研究 |
| 6.2.5 Eu(NO_3)_3调控机理研究 |
| 6.3 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（2）基于溶液法制备高性能硅基太阳电池载流子传输层的研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 晶体硅太阳电池的概述 |
| 1.2.1 晶体硅太阳电池工作原理及重要参数 |
| 1.2.2 同质结晶体硅太阳电池 |
| 1.2.3 异质结晶体硅太阳电池及新型免掺杂异质结晶体硅太阳电池 |
| 1.3 晶体硅载流子选择性传输层材料 |
| 1.3.1 载流子选择性传输材料的特性 |
| 1.3.2 电子传输材料的研究进展 |
| 1.3.3 空穴传输材料的研究进展 |
| 1.4 选题依据及研究内容 |
| 第二章 实验设备及表征方法 |
| 2.1 实验材料和制备仪器 |
| 2.1.1 实验材料 |
| 2.1.2 制备仪器 |
| 2.2 材料及器件表征方法 |
| 2.2.1 接触电阻I-V测试 |
| 2.2.2 X射线光电子能谱仪 |
| 2.2.3 紫外光电子能谱仪 |
| 2.2.4 模拟太阳光光源系统 |
| 2.2.5 量子效率测量系统 |
| 第三章 溶液法合成过渡金属铬氧化物薄膜作为硅基电池空穴传输层的研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 前驱体溶液制备及氧化物薄膜制备 |
| 3.2.2 用于接触电阻测试的电极结构制作 |
| 3.2.3 太阳电池器件制作 |
| 3.3 实验结果和数据分析 |
| 3.3.1 接触电阻测试结果分析 |
| 3.3.2 薄膜功函数及成分分析 |
| 3.3.3 器件测试结果分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 铜掺杂及退火改性氧化铬薄膜用于太阳电池空穴传输的研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 掺铜氧化铬薄膜的制备 |
| 4.2.2 用于接触电阻测试的电极结构制作 |
| 4.2.3 太阳电池器件制作 |
| 4.3 实验结果和数据分析 |
| 4.3.1 接触电阻测试结果分析 |
| 4.3.2 薄膜功函数及成分分析 |
| 4.3.3 器件测试结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 基于大分子有机物改善n型硅电子传输界面接触电阻 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验过程 |
| 5.2.1 葡萄糖酸盐和有机物溶液的配制及硅片的清洗 |
| 5.2.2 用于接触电阻测试的电极结构制作 |
| 5.2.3 n型太阳电池器件制作 |
| 5.3 实验结果和数据分析 |
| 5.3.1 接触电阻测试结果分析 |
| 5.3.2 器件测试及结果分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 在学期间的研究成果 |
| 致谢 |
（3）C和TiO2对硅基复合负极材料的作用机理研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 硅负极的研究概述 |
| 1.2.1 硅负极的研究意义 |
| 1.2.2 硅负极的技术瓶颈 |
| 1.2.3 硅负极的性能改善方案 |
| 1.3 硅基复合材料的研究进展 |
| 1.3.1 硅/金属复合材料 |
| 1.3.2 硅/碳复合材料 |
| 1.3.3 硅/过渡金属氧化物复合材料 |
| 1.4 多孔化硅基材料的研究进展 |
| 1.4.1 模板法 |
| 1.4.2 刻蚀法 |
| 1.4.3 Kirkendall效应 |
| 1.5 固态电解质改性硅基材料表面的研究进展 |
| 1.5.1 电解液添加剂 |
| 1.5.2 人工固态电解质 |
| 1.6 硅基薄膜材料的研究进展 |
| 1.7 选题依据及研究内容 |
| 第二章 实验部分 |
| 2.1 薄膜材料制备方法 |
| 2.2 薄膜材料结构表征测试 |
| 2.3 电池组装 |
| 2.4 电化学性能测试 |
| 2.4.1 循环伏安(CV)测试 |
| 2.4.2 恒流充放电测试 |
| 2.4.3 电化学阻抗谱(EIS)测试 |
| 第三章 刚柔并济硅基多层膜的制备及其电化学性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 硅基多层膜的制备 |
| 3.3 硅基多层膜的结构形貌表征 |
| 3.4 硅基多层膜的电化学性能测试 |
| 3.4.1 循环性能测试 |
| 3.4.2 C/TiO_2界面对锂离子扩散动力学的影响 |
| 3.4.3 倍率性能测试 |
| 3.4.4 循环伏安(CV)测试 |
| 3.4.5 充放电平台曲线 |
| 3.4.6 电化学阻抗谱测试 |
| 3.5 C和TiO_2层对硅基薄膜材料结构的影响 |
| 3.5.1 循环前后硅基薄膜材料厚度的变化 |
| 3.5.2 循环前后硅基薄膜表面形貌的变化 |
| 3.5.3 C和TiO_2层对硅基薄膜材料结构的作用机理 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 热处理制备多孔硅基薄膜及其电化学性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 多孔硅基薄膜材料的制备 |
| 4.3 多孔硅基薄膜材料的结构形貌表征 |
| 4.4 多孔硅基薄膜材料的电化学性能表征 |
| 4.4.1 循环性能测试 |
| 4.4.2 循环伏安(CV)测试 |
| 4.4.3 充放电平台曲线 |
| 4.4.4 EIS测试及Li~+扩散动力学分析 |
| 4.5 多孔硅基薄膜材料循环过程中的形貌表征 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 非晶TiO_2催化硅基材料表面形成自愈合固态电解质的研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 薄膜材料的制备 |
| 5.3 薄膜材料的结构表征 |
| 5.4 二氧化钛对硅基材料表面固态电解质的影响 |
| 5.4.1 硅基材料的长循环性能测试 |
| 5.4.2 循环前后硅基材料的结构形貌表征 |
| 5.5 不同状态的二氧化钛对硅基材料表面固态电解质的影响 |
| 5.5.1 硅基材料的长循环性能的测试 |
| 5.5.2 循环前后硅基材料的结构形貌表征 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 在学期间的研究成果 |
| 致谢 |
（4）基于自终止热刻蚀方法的凹槽栅GaN高电子迁移率晶体管研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 GaN的材料优势及其应用 |
| 1.2 AlGaN/GaN异质结的极化特性及外延衬底选择 |
| 1.2.1 AlGaN/GaN异质结极化特性分析 |
| 1.2.2 衬底的选择以及Si衬底GaN的优势 |
| 1.3 Si衬底增强型GaN HEMT器件的国内外研究现状 |
| 1.3.1 增强型GaN HEMT器件的技术路线及研究现状 |
| 1.3.2 增强型GaN HEMT器件面临关键技术问题 |
| 1.4 论文设计与工作安排 |
| 第2章 GaN HEMT的外延、工艺及测试表征 |
| 2.1 GaN HEMT的材料外延及其表征 |
| 2.1.1 GaN HEMT外延设备简介 |
| 2.1.2 外延材料表征 |
| 2.2 器件制备工艺及加工设备 |
| 2.3 器件性能表征测试 |
| 2.4 Silvaco TCAD仿真软件对GaN HEMT器件的仿真应用 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 基于自终止热刻蚀方法的栅极凹槽结构制备 |
| 3.1 传统的凹槽结构制备方法及其存在的问题 |
| 3.2 自终止热刻蚀凹槽制备方法的开发与优化 |
| 3.2.1 自终止热刻蚀方法的提出 |
| 3.2.2 用于自终止热刻蚀方法的外延结构设计及极化特性分析 |
| 3.2.3 MOCVD自终止热刻蚀的影响因素 |
| 3.3 自终止热刻蚀制备凹槽的表征与分析 |
| 3.3.1 凹槽的均匀性及2DEG特性 |
| 3.3.2 表面元素分析 |
| 3.3.3 界面态密度的表征分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 低电阻率欧姆接触的制备与研究 |
| 4.1 欧姆接触的表征测试方法 |
| 4.2 Ti/Al基欧姆接触的研究与优化 |
| 4.2.1 传统Ti/Al基高温欧姆接触的原理及存在的问题 |
| 4.2.2 TiN对退火后接触表面形貌的影响 |
| 4.2.3 Ti/Al厚度、势垒厚度及退火温度对接触电阻率的影响 |
| 4.3 Si注入欧姆接触的制备与研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 基于自终止热刻蚀方法的MIS HEMT器件 |
| 5.1 耗尽型MIS HEMT器件的制备 |
| 5.2 复合势垒层结构MIS增强型器件制备 |
| 5.2.1 增强型器件的外延设计 |
| 5.2.2 增强型器件的制备与性能 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 二次外延p-GaN栅HEMT的制备与研究 |
| 6.1 二次外延p-GaN栅增强型HEMT的优势 |
| 6.2 二次外延p-GaN栅增强型HEMT的器件制备与性能 |
| 6.2.1 器件制备工艺的兼容性 |
| 6.2.2 器件的制备工艺与电学性能 |
| 6.3 基于二次外延技术的p-GaN栅混合阳极横向二极管研究 |
| 6.3.1 p-GaN栅混合阳极横向二极管工艺制备 |
| 6.3.2 器件性能 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 未来展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（5）GaN基金刚石散热层的制备及其性能研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 2 文献综述 |
| 2.1 氮化镓的性能及应用前景 |
| 2.1.1 氮化镓的基本性能 |
| 2.1.2 氮化镓制备的研究进展 |
| 2.1.3 氮化镓的性能及应用 |
| 2.2 氮化镓器件自热效应及解决方案 |
| 2.3 金刚石的基本性能及制备方法 |
| 2.4 金刚石在GaN功率器件中的应用研究进展 |
| 2.4.1 键合技术制备金刚石衬底GaN |
| 2.4.2 基于GaN外延层背面直接生长金刚石 |
| 2.4.3 单晶金刚石衬底散热技术 |
| 2.4.4 高导热金刚石钝化层散热技术 |
| 3 研究内容与试验方法 |
| 3.1 研究内容 |
| 3.2 研究思路 |
| 3.3 实验方法 |
| 3.3.1 实验设备 |
| 3.3.2 实验材料 |
| 3.4 实验内容 |
| 3.4.1 制备金刚石衬底GaN晶圆的关键技术 |
| 3.4.2 制备金刚石衬底GaN晶圆技术路线 |
| 3.5 制备金刚石衬底GaN结构的表征手段 |
| 3.5.1 形貌及显微组织表征和评价 |
| 3.5.2 物相表征 |
| 3.5.3 成分及成键状态表征 |
| 3.5.4 电学特性表征 |
| 3.5.5 力学特性表征 |
| 3.5.6 薄膜和粉末zeta电位表征 |
| 3.5.7 热学特性表征 |
| 4 氢等离子体环境中GaN的稳定性研究 |
| 4.1 高温氢等离子体中GaN外延层的诱导分解 |
| 4.2 高温氢等离子体中GaN稳定性强化研究 |
| 4.2.1 保护层对抑制GaN分解的作用 |
| 4.2.2 增加氮分压对抑制GaN分解的作用 |
| 4.2.3 保护层和N2对抑制GaN分解的作用 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 氮化镓的保护层制备及特性分析 |
| 5.1 保护层选择及制备的影响因素分析 |
| 5.2 磁控溅射沉积条件对沉积SiNx的影响 |
| 5.2.1 溅射功率对沉积SiNx保护层的特性影响 |
| 5.2.2 气体比例对沉积SiNx保护层的特性影响 |
| 5.2.3 沉积温度对沉积SiNx保护层的特性影响 |
| 5.3 磁控溅射沉积条件对沉积AlN的影响 |
| 5.3.1 溅射功率对沉积AlN保护层特性的影响 |
| 5.3.2 气体比例对AlN保护层的特性影响 |
| 5.3.3 沉积温度对对沉积AlN保护层的特性影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 氮化镓/保护层表面沉积金刚石膜及热传输特性研究 |
| 6.1 沉积温度对氮化镓/保护层表面沉积金刚石的影响 |
| 6.2 甲烷浓度对氮化镓/保护层表面沉积金刚石膜的影响 |
| 6.3 氮化镓/保护层表面金刚石形核规律机制研究 |
| 6.3.1 保护层选材对金刚石形核影响 |
| 6.3.2 保护层预处理对增强形核金刚石的影响 |
| 6.3.3 保护层表面增强形核金刚石机制研究 |
| 6.4 金刚石/GaN界面热传输特性及机制 |
| 6.4.1 金刚石/GaN结构界面传输理论基础 |
| 6.4.2 保护层对金刚石/GaN界面热传输的影响 |
| 6.4.3 保护层声子态密度在金刚石/GaN界面热传输中作用 |
| 6.4.4 界面微观结构对金刚石/GaN界面热传输的影响 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 基于双金刚石层制备金刚石衬底GaN结构及其性能研究 |
| 7.1 GaN外延层临时转移及GaN原始衬底的剥离 |
| 7.2 散热层金刚石膜两步法沉积及临时载体剥离 |
| 7.3 金刚石衬底GaN结构本征特性及其应力演变 |
| 7.3.1 金刚石衬底GaN本征特性变化 |
| 7.3.2 金刚石衬底GaN界面结构及应力演变 |
| 7.4 金刚石衬底GaN的电子迁移率 |
| 7.5 本章小结 |
| 8 结论 |
| 主要创新点 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（6）基于AlN薄膜压电水听器的结构设计及工艺加工（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究课题的背景与意义 |
| 1.1.1 国外研究现状 |
| 1.1.2 国内研究现状 |
| 1.2 论文主要内容与章节编排 |
| 2 基于AlN压电薄膜水听器的工作原理和器件结构设计 |
| 2.1 基于AlN压电薄膜水听器的工作原理 |
| 2.1.1 压电效应 |
| 2.1.2 基于AlN压电薄膜水听器压电模块工作原理 |
| 2.2 基于AlN薄膜压电水听器的基础结构设计 |
| 2.3 小结 |
| 3 基于AlN压电水听器的尺寸参数设计和有限元分析 |
| 3.1 基于AlN压电水听器基础芯片的尺寸参数设计 |
| 3.2 于AlN压电水听器的COMSOL有限元分析 |
| 3.2.1 频响分析 |
| 3.2.2 灵敏度分析 |
| 3.2.3 线性度分析 |
| 3.3 小结 |
| 4 基于AlN压电水听器的工艺制备和结构表征 |
| 4.1 MEMS器件结构加工流程设计 |
| 4.1.1 基于AlN压电水听器的第一轮流程设计 |
| 4.1.2 基于AlN压电水听器的第二轮流程设计 |
| 4.2 MEMS器件结构的版图设计 |
| 4.3 AlN压电功能薄膜材料的制备、刻蚀及性能研究 |
| 4.3.1 AlN薄膜层的制备方法 |
| 4.3.2 AlN薄膜层的性能表征 |
| 4.3.3 干法刻蚀及湿法腐蚀AlN压电薄膜 |
| 4.4 SOI片的背面深硅刻蚀 |
| 4.5 MEMS器件结构加工工艺研究 |
| 4.5.1 MEMS器件结构加工的第一轮工艺研究 |
| 4.5.2 MEMS器件结构加工的第二轮工艺研究 |
| 4.6 样机结构尺寸测试 |
| 4.7 小结 |
| 5 总结与展望 |
| 5.1 研究工作总结 |
| 5.2 论文创新点 |
| 5.3 工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间所取得的研究成果 |
| 致谢 |
（7）超声油膜厚度测量及所用AlN压电换能器的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 AlN压电薄膜的研究现状 |
| 1.3 油膜厚度测量方法的研究现状 |
| 1.3.1 电学法 |
| 1.3.2 光学测量法 |
| 1.3.3 超声波测量法 |
| 1.4 本文研究内容 |
| 第二章 声反射系数法理论模型的建立和相关仿真分析 |
| 2.1 两种模型理论计算 |
| 2.1.1 共振模型 |
| 2.1.2 弹簧模型 |
| 2.2 有限元法分析反射系数 |
| 2.2.1 声学控制方程 |
| 2.2.2 反射系数的计算 |
| 2.2.3 油膜两侧都是平面时的反射系数仿真分析 |
| 2.2.4 油膜仅一侧有曲面时的反射系数仿真分析 |
| 2.2.5 油膜两侧都是曲面时的反射系数仿真分析 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 AlN压电换能器及其声场的研究 |
| 3.1 压电薄膜 |
| 3.1.1 机械边界条件 |
| 3.1.2 电学边界条件 |
| 3.2 AlN压电换能器性能的研究 |
| 3.2.1 压电有限元分析理论 |
| 3.2.2 有限元模型及前处理 |
| 3.2.3 结果分析 |
| 3.3 AlN压电换能器声场的分析 |
| 3.3.1 声场的基本概念 |
| 3.3.2 声场、声传播相关理论推导 |
| 3.3.3 声传播时域分析 |
| 3.3.4 声场频域分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 AlN压电薄膜的制备及微型换能器复合结构的实现 |
| 4.1 AlN压电薄膜制备原理 |
| 4.2 影响AlN压电薄膜制备的因素 |
| 4.2.1 粒子能量 |
| 4.2.2 基底材料 |
| 4.2.3 基底温度 |
| 4.2.4 靶材和反应气体的纯度 |
| 4.3 制备AlN压电薄膜 |
| 4.3.1 利用磁控溅射镀膜机镀膜步骤 |
| 4.3.2 不同基底的准备工作 |
| 4.3.3 氮气流量比对AlN压电薄膜结晶性能的影响 |
| 4.3.4 功率对AlN压电薄膜结晶性能的影响 |
| 4.3.5 基底加地电极材料对AlN压电薄膜结晶性能的影响 |
| 4.4 硅基底上AlN换能器复合结构的实现 |
| 4.4.1 版图设计 |
| 4.4.2 刻蚀技术 |
| 4.4.3 工艺流程及最终成品 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 润滑油膜厚度测量实验研究 |
| 5.1 油膜厚度测量实验系统 |
| 5.2 实验设备的选择和定制 |
| 5.3 油膜厚度测量实验 |
| 5.3.1 反射系数的计算 |
| 5.3.2 共振模型测量实验 |
| 5.3.3 弹簧模型下的测量实验 |
| 5.3.4 实验误差分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 本文工作总结 |
| 6.2 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
（8）多层结构氮化硅基阻变器件研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号对照表 |
| 缩略语对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 非易失性存储器研究概述 |
| 1.1.1 闪存(Flash) |
| 1.1.2 铁电存储器(FRAM) |
| 1.1.3 相变存储器(PCRAM) |
| 1.1.4 磁阻存储器(MRAM) |
| 1.1.5 阻变存储器(RRAM) |
| 1.2 本文主要工作和安排 |
| 1.3 本章小结 |
| 第二章 RRAM器件研究概述 |
| 2.1 RRAM器件基本概念及工作原理 |
| 2.2 RRAM器件的材料体系 |
| 2.2.1 固态电解质材料 |
| 2.2.2 二元金属氧化物材料 |
| 2.2.3 有机材料 |
| 2.2.4 多元金属氧化物材料 |
| 2.2.5 氮化物材料 |
| 2.3 RRAM器件阻变机制 |
| 2.3.1 界面势垒调制机制 |
| 2.3.2 导电细丝调制机制 |
| 2.4 RRAM器件导电机制 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 SiN_x/AlO_x双层结构RRAM器件阻变特性研究 |
| 3.1 双层结构SiN_x基阻变器件的研究价值和研究现状 |
| 3.2 Ta/SiN_x/AlO_x/Pt双层结构RRAM器件的阻变特性 |
| 3.2.1 器件的制备工艺 |
| 3.2.2 器件的电学特性 |
| 3.3 器件的导电机制分析 |
| 3.4 器件的阻变模型 |
| 3.5 器件开关参数均匀性分析 |
| 3.6 氮化硅层和氧化铝层厚度对器件阻变特性的影响 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 SiN_x/AlN双层结构RRAM器件阻变特性研究 |
| 4.1 Ta/SiN_x/AlN/Pt双层结构RRAM器件 |
| 4.1.1 器件结构和工艺制备流程 |
| 4.1.2 器件电学特性分析 |
| 4.2 器件导电机制分析 |
| 4.3 器件开关参数均匀性分析 |
| 4.4 Ta/SiN_x/AlN/Pt双层结构RRAM器件的阻变模型 |
| 4.5 器件耐受性和保持特性分析 |
| 4.6 SiN_x/AlO_x和SiN_x/AlN两种结构器件性能比较 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（9）基于AlN/ZnO复合结构的高频SAW器件的制备与研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 SAW器件 |
| 1.1.1 声表面波 |
| 1.1.2 压电材料 |
| 1.1.3 SAW谐振器的原理 |
| 1.2 AlN基 SAW谐振器 |
| 1.2.1 AlN薄膜性能改善的研究进展 |
| 1.2.2 AlN基 SAW谐振器的研究现状 |
| 1.3 本文的研究内容 |
| 第二章 SAW谐振器制备工艺及表征 |
| 2.1 SAW谐振器制备工艺流程 |
| 2.1.1 衬底的清洗 |
| 2.1.2 压电薄膜的制备 |
| 2.1.3 叉指结构的制备 |
| 2.1.4 金属电极的制备 |
| 2.2 薄膜特性表征方法 |
| 2.2.1 薄膜厚度表征 |
| 2.2.2 薄膜结晶取向表征 |
| 2.2.3 薄膜表面形貌表征 |
| 2.2.4 薄膜压电性能表征 |
| 2.2.5 薄膜生长结构表征 |
| 2.2.6 薄膜光学特性表征 |
| 2.2.7 薄膜组分表征 |
| 2.3 器件特性表征 |
| 第三章 AlN/ZnO复合结构生长工艺优化 |
| 3.1 退火温度对ZnO薄膜性能的影响 |
| 3.1.1 退火温度对ZnO薄膜结晶取向的影响 |
| 3.1.2 退火温度对ZnO薄膜光学性能的影响 |
| 3.1.3 退火温度对ZnO薄膜表面形貌的影响 |
| 3.1.4 退火温度对ZnO薄膜压电性能的影响 |
| 3.2 溅射功率对AlN薄膜性能的影响 |
| 3.2.1 溅射功率对AlN薄膜生长速率的影响 |
| 3.2.2 溅射功率对AlN薄膜结晶取向的影响 |
| 3.2.3 溅射功率对AlN薄膜表面形貌的影响 |
| 3.2.4 溅射功率对AlN薄膜压电性能的影响 |
| 3.3 ZnO缓冲层厚度对AlN薄膜性能的影响 |
| 3.3.1 ZnO缓冲层厚度对AlN薄膜结晶取向的影响 |
| 3.3.2 ZnO缓冲层厚度对AlN薄膜表面形貌的影响 |
| 3.3.3 ZnO缓冲层厚度对AlN薄膜微观结构的影响 |
| 3.3.4 ZnO缓冲层厚度对AlN薄膜压电性能的影响 |
| 3.3.5 最优ZnO缓冲层厚度下AlN薄膜组分表征 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于AlN/ZnO复合结构的SAW谐振器的制备及优化 |
| 4.1 SAW谐振器的制备及测试 |
| 4.1.1 SAW谐振器的制备 |
| 4.1.2 IDT设计及曝光工艺优化 |
| 4.1.3 SAW谐振器的性能测试 |
| 4.2 硅基SAW谐振器 |
| 4.2.1 中间栅对SAW谐振器性能的影响 |
| 4.2.2 单双电极对SAW谐振器性能的影响 |
| 4.3 金刚石基SAW谐振器 |
| 4.3.1 基于金刚石衬底的压电薄膜制备 |
| 4.3.2 基于金刚石衬底的SAW谐振器 |
| 4.4 本章小节 |
| 第五章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 在学期间取得的科研成果和科研情况说明 |
| 致谢 |
（10）基于梯形悬臂梁阵列的微型宽频带压电振动能量收集器的相关理论与关键技术研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| 英文摘要 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 微型压电振动能量收集器的研究现状 |
| 1.2.1 器件的理论模型方面 |
| 1.2.2 提升器件的机电转换效率方面 |
| 1.2.3 提升环境动能的获取效率方面 |
| 1.3 存在的问题 |
| 1.4 本文研究目标与研究内容 |
| 1.5 本章小结 |
| 2 基于梯形悬臂梁阵列的宽频带压电振动能量收集器的结构与机电耦合理论模型 |
| 2.1 基于梯形悬臂梁阵列的宽频带压电振动能量收集器结构与工作原理 |
| 2.2 非等截面压电悬臂梁单元的机电耦合理论模型 |
| 2.2.1 单自由度双向耦合集总参数模型 |
| 2.2.2 基于欧拉-伯努利梁理论的双向耦合分布参数模型 |
| 2.2.3 基于Hamilton原理和铁木辛柯梁理论的双向耦合分布参数模型 |
| 2.3 机电耦合理论模型分析与验证 |
| 2.3.1 模态分析 |
| 2.3.2 谐响应分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 基于梯形悬臂梁阵列的宽频带压电振动能量收集器的频带拓展理论模型 |
| 3.1 非等截面压电悬臂梁单元碰撞限幅频带拓展非线性机电模型 |
| 3.1.1 碰撞限幅频带拓展非线性机电耦合模型建立 |
| 3.1.2 碰撞限幅频带拓展非线性机电耦合模型求解 |
| 3.1.3 碰撞限幅频带拓展非线性机电耦合模型分析 |
| 3.2 碰撞限幅激励下限幅结构单元的电学输出 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 基于梯形悬臂梁阵列的宽频带压电振动能量收集器的优化设计 |
| 4.1 几种典型非等截面压电悬臂梁的压电层轴向应力分布 |
| 4.2 常用压电薄膜材料的性能对比分析 |
| 4.3 基于AlN薄膜的梯形压电悬臂梁单元性能的影响因素 |
| 4.3.1 硅基悬臂梁与各功能层的尺寸对梯形压电悬臂梁单元性能的影响 |
| 4.3.2 质量块的尺寸对梯形压电悬臂梁单元性能的影响 |
| 4.3.3 压电材料参数对梯形压电悬臂梁单元性能的影响 |
| 4.3.4 机械阻尼比对梯形压电悬臂梁单元性能的影响 |
| 4.3.5 负载电阻对梯形压电悬臂梁单元性能的影响 |
| 4.3.6 阵列单梁数对梯形压电悬臂梁单元性能的影响 |
| 4.4 基于梯形悬臂梁阵列的宽频带压电振动能量收集器优化设计 |
| 4.4.1 梯形压电悬臂梁单元的主要技术指标 |
| 4.4.2 梯形压电悬臂梁单元的总体优化思路 |
| 4.4.3 梯形压电悬臂梁阵列单元结构参数优化 |
| 4.4.4 梯形压电悬臂梁阵列单元限幅高度优化 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 基于梯形悬臂梁阵列的宽频带压电振动能量收集器的加工工艺 |
| 5.1 AlN压电薄膜的晶体结构与结晶取向机理 |
| 5.2 AlN压电薄膜的制备与结晶取向影响因素 |
| 5.2.1 AlN压电薄膜制备 |
| 5.2.2 AlN压电薄膜结晶取向影响因素 |
| 5.3 基于梯形悬臂梁阵列的宽频带压电振动能量收集器加工工艺 |
| 5.3.1 梯形压电悬臂梁阵列单元的工艺流程 |
| 5.3.2 梯形压电悬臂梁阵列单元的掩膜版设计 |
| 5.3.3 基于梯形悬臂梁阵列的宽频带压电振动能量收集器样机 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 基于梯形悬臂梁阵列的宽频带压电振动能量收集器的测试与分析 |
| 6.1 测试内容与测试方法 |
| 6.2 振动性能测试实验平台 |
| 6.3 基于梯形悬臂梁阵列的宽频带压电振动能量收集器相关参数测试与分析 |
| 6.3.1 结构尺寸参数测试与分析 |
| 6.3.2 AlN薄膜的结晶取向表征 |
| 6.3.3 机械阻尼比测试与分析 |
| 6.4 梯形压电悬臂梁单元与矩形压电悬臂梁单元输出性能对比 |
| 6.5 基于梯形悬臂梁阵列的宽频带压电振动能量收集器输出性能测试与分析 |
| 6.5.1 梯形压电悬臂梁阵列单元输出性能测试与分析 |
| 6.5.2 基于梯形悬臂梁阵列的宽频带压电振动能量收集器的输出性能测试与分析 |
| 6.6 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 论文的工作总结 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 后续研究工作展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| A.作者在攻读博士学位期间发表的学术论文目录 |
| B.作者在攻读博士期间申请的专利及获奖情况 |
| C.学位论文数据集 |
| 致谢 |
四、硅基AlN薄膜的成分与表面分析（论文参考文献）
- [1]钙钛矿光伏电池的掺杂及界面调控研究[D]. 张振云. 北京科技大学, 2021
- [2]基于溶液法制备高性能硅基太阳电池载流子传输层的研究[D]. 徐知源. 兰州大学, 2021(11)
- [3]C和TiO2对硅基复合负极材料的作用机理研究[D]. 孙中贵. 兰州大学, 2021(09)
- [4]基于自终止热刻蚀方法的凹槽栅GaN高电子迁移率晶体管研究[D]. 苏帅. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [5]GaN基金刚石散热层的制备及其性能研究[D]. 贾鑫. 北京科技大学, 2020(02)
- [6]基于AlN薄膜压电水听器的结构设计及工艺加工[D]. 赵龙. 中北大学, 2020(09)
- [7]超声油膜厚度测量及所用AlN压电换能器的研究[D]. 陈继明. 南京航空航天大学, 2020(07)
- [8]多层结构氮化硅基阻变器件研究[D]. 蒋欣孜. 西安电子科技大学, 2020(05)
- [9]基于AlN/ZnO复合结构的高频SAW器件的制备与研究[D]. 闫硕. 天津理工大学, 2020(05)
- [10]基于梯形悬臂梁阵列的微型宽频带压电振动能量收集器的相关理论与关键技术研究[D]. 贺显明. 重庆大学, 2019(01)