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研究生:蕭憲彥
研究生(外文):Xiao, Xian-Yan
論文名稱:非結晶矽的製作及其光電特性研究
論文名稱(外文):AMORPHOUS SILICON PREPARATION AND ITS OPTICAL AND ELECTRICAL PROPERTY STUDIES
指導教授:呂助增
指導教授(外文):Lv, Zhu-Zeng
學位類別:博士
校院名稱:國立清華大學
系所名稱:物理研究所
學門:自然科學學門
學類:物理學類
論文種類:學術論文
論文出版年:1981
畢業學年度:70
語文別:中文
中文關鍵詞:半導體電子結構電子能帶反射光譜射頻濺度游離式高真空測量物理
外文關鍵詞:PHYSICS
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此論文的目的是在製作非結晶矽並且研究它的光學及電學性質, 這些性質, 是瞭解非
結晶半導體的電子結構的最直接而有效的工具。
非結晶材料不同於晶體, 最顯著之處, 乃是電子能帶結構的改變, 這些改變, 直接反
應於光譜上, 因此我們利用反射光譜及其波長調制的方法, 首先研究單晶半導體的光
與能帶結構的關係, 然後用離子佈植的方法, 在晶體矽的表面, 產生不同程度的非結
晶, 並配合退火的過程, 研究結晶與非結晶的轉換, 在絕對反射與波長調制光譜上的
化情形。然後我們用射頻濺鍍的方法, 製造非結晶矽薄膜, 由它的射、吸收光譜, 以
及導電性質, 探討非結晶矽的物理現象。從這樣的研究過程, 我們得以清楚的瞭解非
結晶矽基本上不同於其結晶態, 是在於長程秩序的消失, 而它所表現的光學及電導性
質, 可以用簡單的能帶模型解釋。
為便於撰寫與敘述, 本論文分為三章, 它們然各自獨立, 彼此卻有密切的關係。第一
章是游離式高真空測量儀, 其測量範圍從10★到10★托爾, 準確而穩定, 免除了原先
所使用的商用真空計常發生的不穩與故障, 使本論文的光譜儀和非結晶矽樣品製作,
得以順利的完成。第二章是鍺、矽、銦化砷單晶以及離子佈植矽晶片的絕對反射與波
長調制光譜, 敘述一個波長調制光譜儀的工作原理, 使用電子系統的回授, 來處理反
射光譜的訊號, 以去除背景訊號, 所完成的系統, 可以測量波長3000★到8000★的固
體的絕對反射率及其波長微分光譜。然後由理論描述固態體的光學性質, 而以測量鍺
、矽及銦化砷單晶所得的光譜, 決定出它們的能帶臨界點的能量與在布里隆區的位置
和類型。藉著矽晶體在3.4eV 臨界點的波長調制光譜, 我們得知離子佈植對矽晶片的
作用, 以 150 KeV 的磷離子佈植, 濃度達到 3x10★ cm★ 時, 晶體表面完全變成非
結晶, 與表層電阻測量的結果一致。非結晶隨著退火而重新結晶, 結晶的過程, 與佈
植所形成的非結晶程度, 退火的溫度和時間, 有密切的關係。第三章是射頻濺鍍非結
晶矽的光學及電學性質, 首先描述一般非結晶半導體的電子模型, 由其導出的光學及
電導理論, 然後說明射頻濺鍍矽薄膜的裝置、方法, 非結晶矽的光學及導電性質的測
量方法與結果, 然後與理論模型的比較、分析, 得知非結晶矽的幾個特性, (1) 導電
帶與價電帶仍然存在, 它們之間有很多局限態, (2) 非結晶矽的反射光譜大致跟隨晶
體矽, 只是細部結構消失, (3) 氫氣的加入, 飽和了一些浮動鍵, 使光學能隙變大,
費米能階向能隙中央移動, 折射率變小, 電荷的遷移率變大以及光敏導電變大。
此論文的特點是, 所有數據的測量, 都用自製的儀器為原則, 大至光譜儀的機械與電
子系統, 射頻濺鍍裝置, 真空蒸鍍及測量系統, 射頻濺鍍裝置, 真空蒸鍍及測量系統
以及弱電流測量儀器, 小至一個反射鏡, 鏡架, 完全視實驗的需要, 而設計製造, 能
得到滿意的實驗結果, 值得在此一提。
封面、摘要、目錄、致謝辭、作者簡歷
一. 游離式高真空測量儀
1. 簡介
2. 儀器的工作原理
3. 電子線路的結構
4. 儀器校正與效果
5. 結論
二. 鍺、矽、銦化砷單晶以及離子佈植矽晶片的絕對反射率與波長調制光譜
1. 簡介
2. 固體內的電子的光學性質
3. 實驗技術
4. 結果與討論
5. 結論
三. 射頻濺鍍之非結晶矽的光學及電學性質
1. 簡介
2. 非結晶半導體的電子結構模型
3. 射頻濺鍍非結晶矽的實驗安排
4. 實驗結果
5. 討論
6. 結論
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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