中国电子科技集团公司第十二研究所微波电真空器件国家级重点实验室, 北京 100015
针对大功率折叠波导行波管 (TWT)对高导热衰减材料的迫切需求, 开展了硼掺杂金刚石膜制备和介电性能研究, 在此基础上研制出硼掺杂金刚石衰减器并探究衰减器性能的热稳定性。研究结果表明, 硼掺杂浓度为 1.81×1019 cm -3的金刚石膜, 在 W波段介电常数和损耗角正切平均值分别为 7.18和 0.30; 随着环境温度从室温升高至 90 ℃, 在 85~110 GHz范围内, 硼掺杂金刚石衰减器的 |S11 |由 19.67 dB提高至 20.94 dB, |S21 |由 44.03 dB提高至 45.63 dB, 呈现出较高的热稳定性。
硼掺杂金刚石膜 介电性能 衰减器 热稳定性 boron-doped diamond film dielectric property attenuator thermal stability 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(10): 1189
1 西安交通大学，电子物理与器件教育部重点实验室，西安 710049
2 西安交通大学电子与信息学部，宽禁带半导体与量子器件研究所，西安 710049
突破高质量、高效金刚石掺杂技术是实现高性能金刚石功率电子器件的前提。本文利用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)法，以三甲基硼为掺杂源，制备出表面粗糙度0.35 nm，XRD(004)摇摆曲线半峰全宽28.4 arcsec，拉曼光谱半峰全宽3.05 cm-1的高质量硼掺杂单晶金刚石。通过改变气体组分中硼元素的含量，实现了1016~1020 cm-3的p型金刚石可控掺杂工艺。随后，研究了硼碳比、生长温度、甲烷浓度等工艺条件对p型金刚石电学特性的影响，结果表明：在硼碳比20×10-6、生长温度1 100 ℃、甲烷浓度8%、腔压160 mbar(1 mbar=100 Pa)时p型金刚石迁移率达到207 cm2/(V·s)。通过加氧生长可以提升硼掺杂金刚石结晶质量，降低杂质散射。当氧气浓度为0.8%时，样品空穴迁移率提升至 614 cm2/(V·s)。
单晶金刚石 p型掺杂 硼掺杂 同质外延 硼碳比 甲烷浓度 硼氧共掺 空穴迁移率 single crystal diamond p-type doping boron doping MPCVD MPCVD homoepitaxial B/C ratio methane concentration B-O co-doping hole mobility
1 盐城工学院 机械工程学院，江苏 盐城 224051
2 南京航空航天大学 材料科学与技术学院，江苏 南京 221110
3 深圳市大族光伏装备有限公司，广东 深圳 518103
4 江苏润阳悦达光伏科技有限公司，江苏 盐城 224000
为研究多脉冲激光的热累积效应对硼掺杂纳米硅薄膜熔覆过程的影响，采用单温模型，利用三维有限元方法对激光与硅薄膜的相互作用过程中温度场的分布进行了数值模拟，得到了多脉冲激光耦合情况下的温度场变化规律。仿真结果表明：与单脉冲相比，在多脉冲激光作用下，峰值温度增加了3.2%，熔池尺寸扩大了18.75%，同时热影响区范围也明显增加；激光辐照后，熔覆层表面温度下降，但基体温度仍会继续上升，多脉冲热累积效应为纳米硅薄膜中硼元素扩散提供了有利条件。最后，通过单脉冲及多脉冲激光熔覆实验，分析了熔覆硅薄膜后的熔覆层表面状况的差异，并获得了激光熔覆辅助硼元素扩散的一般规律，为硼掺杂纳米硅薄膜的激光辅助扩散技术在半导体器件中的应用提供了条件。
硼掺杂纳米硅薄膜 激光熔覆 多脉冲激光 温度场 硼扩散 B doped Si nano-film laser cladding multi-pulse laser temperature field B diffusion 红外与激光工程
2021, 50(10): 20210023
国家电投集团西安太阳能电力有限公司,西安 710000
本文旨在针对TOPCon(Tunnel Oxide Passivated Contact背面隧穿氧化钝化接触)晶硅电池制备过程中，背面钝化多晶硅层沉积引起的硅片正面边缘沉积多晶硅绕镀层的去除进行工艺研究，进一步解决了电池外观不良和该多晶硅层对电池正面光的吸收影响。文中分别尝试采用HF-HNO3混酸溶液和KOH碱溶液两种方式进行腐蚀处理，然后通过对处理后硅片正面的工艺控制点监控和电池EL检测等手段评估去除效果。其中HF 1wt%、HNO3 50wt%混合溶液时腐蚀4 min以上可去除该绕镀层，但是大于6 min后硅片正面的方块电阻提升、硼掺杂浓度等变化幅度很大。KOH质量分数0.1wt%、添加剂体积分数5vol%混合溶液60 ℃时，腐蚀2.5 min以上可去除该绕镀层且方块电阻等测试相对变化幅度较小。故前者对电池后期电极的制备工艺要求更高否则容易引起欧姆接触不良，后者则对电池电极的制备工艺控制窗口更大。所以认为在多晶硅绕镀层的去除方面KOH腐蚀更适合工业批量化生产工艺选择。
TOPCon电池 多晶硅绕镀层 腐蚀 硼掺杂 去除工艺 TOPCon solar cell polysilicon surround coating etching boron-doping removal technology
1 太原科技大学材料科学与工程学院,太原 030024
2 西安交通大学电子与信息学部,西安 710049
硼是金刚石中最常见的受主元素之一, 其在价带之上0.37 eV处形成了浅能级, 因此硼掺杂金刚石被认为是一种理想的p型半导体材料。在化学气相沉积 法制备的硼掺杂金刚石中, 硼杂质在晶体中的分布非常不均匀, 其拉曼信号强度对测试位置的依赖性非常强, 且可重复性很差。而对于高温高压法合成的硼掺 杂金刚石来说, 同一晶面上硼杂质分布变化较小。本文利用低温光致发光光谱研究了高温高压法合成的硼掺杂金刚石辐照缺陷的光致发光性质, 并利用晶体生 长理论讨论了辐照缺陷在不同晶面上的分布情况。
金刚石 硼掺杂 辐照缺陷 光致发光 diamond boron doped irradiated defect photoluminescence
1 南京航空航天大学机电学院, 江苏 南京 210016
2 盐城工学院机械工程学院， 江苏 盐城 224051
3 中电电气(南京)光伏有限公司， 江苏 南京 211100
采用硼掺杂的硅纳米颗粒和有机载体混合配制的硅浆料作为原料，以标准太阳能电池工艺中的预处理硅片作为基片，在硅片背面丝网印刷硅浆料，烘干后形成硅纳米薄膜，经皮秒激光熔覆形成掺杂的硅熔覆层，同时硼元素扩散进入硅基片。采用激光形貌仪、扫描电子显微镜、二次离子质谱等手段分析了熔覆层的组织结构和硼元素的掺杂情况。结果表明，皮秒激光形成的硅熔覆层组织均匀致密，与基体之间结合紧密，无裂纹、孔洞等缺陷。硅熔覆层中的硼掺杂浓度最高达到3×1019 atom/cm3，在硅基体内扩散深度为0.5～1 μm。在中电电气(南京)光伏有限公司太阳能电池生产线上进行了电池制备实验，平均光电转换效率达到20.3%。
激光技术 硅浆料 硼掺杂 皮秒激光 硅熔覆层 太阳能电池
浙江大学 硅材料国家重点实验室, 浙江 杭州 310027
利用磁控溅射在重掺硼硅(p+-Si)衬底上分别沉积TiO2薄膜和掺硼的TiO2(TiO2∶B)薄膜,并经过氧气氛下600 ℃热处理,由此形成相应的TiO2/p+-Si和TiO2∶B/p+-Si异质结.与TiO2/p+-Si异质结器件相比,TiO2∶B/p+-Si异质结器件的电致发光有明显的增强.分析认为：TiO2∶B薄膜经过热处理后,B原子进入TiO2晶格的间隙位,引入了额外的氧空位,而氧空位是TiO2/p+-Si异质结器件电致发光的发光中心,所以上述由B掺杂引起的氧空位浓度的增加是TiO2∶B/p+-Si异质结器件电致发光增强的原因.
TiO2薄膜 硼掺杂 异质结 电致发光 TiO2 films boron-doping heterostructure electroluminescence
采用等离子体化学气相沉积(PECVD)法, 以高纯度硅烷(SiH4)为反应气体, 硼烷(B2H6)为掺杂气体, 在ITO玻璃衬底上制备出硼轻掺杂浓度的氢化非晶硅(aSi∶H)半导体薄膜。 测量了样品的光暗电导率、折射率、消光系数、禁带宽度随掺杂浓度的变化。结果表明: 随着硼掺杂浓度的增加, 薄膜的暗电导率先减小后增大。消光系数、禁带宽度等都随着掺杂浓度的增加而变化。在不同工艺条件下, 改变硼掺杂浓度, 确定了最佳掺杂比(光暗电导率之比最大), 制备出适合器件级轻掺杂氢化非晶硅薄膜光敏层。
氢化非晶硅 硼掺杂 电导率 折射率 PECVD PECVD hydrogenated amorphous silicon thin film doped boron conductivity refractive index
采用射频磁控溅射的方法制备了微量硼掺杂氢化非晶硅薄膜, 对样品的光电导性能进行了研究。结果表明, 不同的硼掺杂量下, 氢化非晶硅薄膜透过率随掺杂量的增加而变大, 透过率曲线截止边红移; 吸收系数随着硼掺杂量的增加而增大; 薄膜的折射率随着波长的增加而下降, 同一波长下随着掺杂量的增加而增大, 在500nm波长处折射率达到4.2以上, 最大到4.6; 薄膜的交流电阻率在微量硼掺杂下随着硼掺杂量的增加先减小后增大。
硼掺杂 射频磁控溅射 氢化非晶硅 吸收系数 折射率 light-doped Boron RF magnetron sputtering method a-Si∶H film optical absorption coefficient refractive index
昆明理工大学理学院光纤技术研究中心,云南,昆明,650093
分析了W-型单模单偏振光纤中,椭圆内包层硼掺杂量与单模单偏振带宽的关系,得出了长W-型单模单偏振光纤的带宽与内包层硼掺杂量的大小无关,它只由光纤几何结构以及内包层折射率深度确定,而对于短W-型单模单偏振光纤,硼掺杂量的增加可以增大截止基模能量损耗,从而适度提高其消光比和有效带宽.
W-型单模单偏振光纤 硼掺杂量 带宽
