Two step growth of reduced pressure chemical vapor eposition has been successfully developed to achieve in-situ phosphorus-doped silicon epilayers, and the characteristic evolution on their microstructures has been investigated using scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, and secondary ion mass spectroscopy. The two step growth, which employs heavily in-situ P doped silicon buffer layer grown at low temperature, proposes crucial advantages in manipulating crystal structures of in-situ phosphorus doped silicon. In particular, our experimental results showed that with annealing of the heavily P doped silicon buffer layers, high-quality epitaxial silicon layers grew on it. the heavily doped phosphorus in buffer layers introduces into native oxide and plays an important role in promoting the dispersion of native oxides. Furthermore, the phosphorus doping concentration remains uniform depth distribution in high quality single crystalline Si films obtained by the two step growth.
Ilgu Yun;Hyun, Kyujg-Sook;Kwon, Yong-Hwan;Pyun, Kwang-Eui
한국전기전자재료학회논문지
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제13권11호
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pp.954-958
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2000
The characterization of zinc diffusion processes applied for high-speed avalanche photodiodes has been examined. The different diffusion process conditions for InP test structures were explored. The zinc diffusion profiles, such as the diffusion depth and the zinc dopant concentration, were examined using secondary ion mass spectrometry with varying the process variables and material parameters. It is observed that the diffusion profiles are severly impacted on the process parameters, such as the amount of Zn$_3$P$_2$ source and the diffusion time, as well as material parameters, such as doping concentration of diffusion layer. These results can be utilized for the high-speed avalanche photodiode fabrication.
We considered the ion and photo-induced properties as a function of wavelength by exposing the light over the band gap of a-Ag/a-$Se_{75}$$Ge_{25}$ and the low-energy defocused $Ga^{+}$ ion beam on Ag/a-$Se_{75}$$Ge_{25}$ thin film. This film acts as a negative resist for photo or ion beam lithography. We observed that the absorbance coefficient decreased with increasing the photo-exposing time and exposing the ion beam. The bandgap shifts toward longer wavelength called a "darkening effect" are observed in the films exposed to both photons and ions. We suggest that a primary step in the Ag layer and a secondary step is in a-$Se_{75}$$Ge_{25}$ film layer.
In this study, the physical mechanism and diffusion effects in aluminium implanted silicon was investigated. For fabricating power semiconductor devices, an aluminum implantation can be used as an emitter and a long drift region in a power diode, transistor, and thyristor. Thermal treatment with O2 gas exhibited to a remarkably deeper profile than inert gas with N2 in the depth of junction structure. The redistribution of aluminum implanted through via thermal annealing exhibited oxidation-enhanced diffusion in comparison with inert gas atmosphere. To investigate doping distribution for implantation and diffusion experiments, spreading resistance and secondary ion mass spectrometer tools were used for the measurements. For the deep-junction structure of these experiments, aluminum implantation and diffusion exhibited a junction depth around 20 ㎛ for the fabrication of power silicon devices.
The characterization of Zinc diffusion processes applied fur high-speed avalanche photodiodes has been examined. The different diffusion process conditions for InP test structures were explored. The Zinc diffusion profiles, such as the diffusion depth and the Zinc dopant concentration, were examined using secondary ion mass spectrometry with varying the process variables and material parameters. It is observed that the diffusion profiles are severely impacted on the process parameters, such as the amount of Zn$_3$P$_2$source and the diffusion time, as well as material parameters, such as doping concentration of diffusion layer. These results can be utilized for the high-speed avalanche photodiode fabrication.
$CoSb_3$ Skutterudites materials have high potential for thermoelectric application at mid-temperature range because of their superior thermoelectric properties via control of charge carrier density and substitution of foreign atoms. Improvement of thermoelectric properties is expected for the ternary solid solution developed by substitution of foreign atoms having different valances into the $CoSb_3$ matrix. In this study, ternary solid solutions with a stoichiometry of $Co_{1-x}Ni_xSb_3$ x = 0.01, 0.05, 0.1, 0.2, $CoSb_{3-y}Te_y$, y = 0.1, 0.2, 0.3 were prepared by the Spark Plasma Sintering (SPS) system. Before the SPS synthesis, the ingots were synthesized by vacuum induction melting and followed by annealing. For phase analysis X-ray powder diffraction patterns were checked. All the samples were confirmed as single phase; however, with samples that were more doped than the solubility limit some secondary phases were detected. All the samples doped with Ni and Te atoms showed a negative Seebeck coefficient and their electrical conductivities increased with the doping amount up to the solubility limit. For the samples prepared by SPS the maximum value for dimensionless figure of merit reached 0.26, 0.42 for $Co_{0.9}Ni_{0.1}Sb_3$, $CoSb_{2.8}Te_{0.2}$ at 690 K, respectively. These results show that the SPS method is effective in this system and Ni/Te dopants are also effective for increasing thermoelectric properties of this system.
Dimethyl sulphoxide (DMSO) is one of the widely-used secondary dopants in order to enhance the conductivity of poly(3, 4-ethylenedioxy-thiophene):poly(styrene sulfonate) (PEDOT:PSS) film. In this work, we investigated the effect of DMSO doping in to PEDOT:PSS on the electrical performance of the bulk heterojunction photovoltaics consisting of poly(3-hexylthiophene-2, 5-diyl) and phenyl-C61-butyric acid methyl ester. Correlation between the power conversion efficiency and the mechanism of improving conductivity, surface morphology, and contact properties was examined. The PEDOT:PSS films, which contain different concentration of DMSO, have been prepared and annealed at different annealing temperatures. The mixture of DMSO and PEDOT:PSS was prepared with a ratio of 1%, 5%, 15%, 25%, 35%, 45%, 55% by volume of DMSO, respectively. The DMSO-contained PEDOT:PSS solutions were stirred for 1hr at $40^{\circ}C$, then spin-coated on the ultra-sonicated glass. The spin-coated films were baked for 10min at $65^{\circ}C$, $85^{\circ}C$, and $120^{\circ}C$ in air. In order to investigate the electrical performance, P3HT:PCBM blended film was deposited with thickness of 150nm on DMSO-doped PEDOT:PSS layer. After depositing 100nm of Al, the device was post-annealed for 30min at $120^{\circ}C$ in vacuum. The fabricated cells, in this study, have been characterized by using several techniques such as UV-Visible spectrum, 4-point probe, J-V characteristics, and atomic force microscopy (AFM). The power conversion efficiency (AM 1.5G conditions) was increased from 0.91% to 2.35% by tuning DMSO doping ratio and annealing temperature. It is believed that the improved power conversion efficiency of the photovoltaics is attributed to the increased conductivity, leading to increasing short-circuit current in DMSO-doped PEDOT:PSS layer.
Transition metal ions doped $TiO_2$ nanostructured powders were prepared with simply heating aqueous $TiOCl_2$ solutions, contained various metal ions (Ni, Al, Fe, Zr, and Nb) of 1.47 mol% added as metal-chlorides, at $100^{\circ}C$ for 4 hrs by homogeneous precipitation process under suppressing conditions of water vaporization. The characterizations for prepared $TiO_2$ powders were carried out to observe doping of metal ions, their concentrations and microstructures using XRD, UV-VIS (DRS), XPS, SEM, TEM and ICP. Also, photo-oxidative abilities were evaluated by decomposition of 4-chlorophenol (4CP) under ultraviolet light irradiations. No secondary oxide phases were formed in all the $VTiO_2$ powders, showing doping with various transition metal ions. When adding ions ($Ni^{2+}$ or$ Al^{3+ }$ and $Zr^{4+}$ ) having valance states or ionic radii greatly different from those of $Ti^{4+}$ , the $TiO_2$ powders of mixed anatase and rutile phases were formed, whereas in the case of additions of $^Fe{3+ }$ and $Nb^{ 5+}$ as well as no addition of metal ion the powders with pure rutile phase alone were formed. Among the prepared $TiO_2$ powders, Ni$^{2+}$ doped $TiO_2$ powders, containing a small amount of anatase phase, showed excellent photo-oxidative ability in 4CP decomposition because of relative decreases in electron-hole recombination and poisoning of $TiO_2$ surface during the photoreaction.n.
$Li_4Ti_5O_{12}$는 우수한 안정성으로 고출력 배터리의 음극 물질로 주 목 받고 있다. 그러나 절연체로서 전도도의 개선이 필요한 상황으로 다양한 방법이 시도되고 있다. 본 연구에서는 Cr 도핑을 통해서 $Li_4Ti_5O_{12}$의 전도도 향상을 목표로 하였으며, X-선 흡수 실험 및 FEFF 8.4 코드를 이용한 제일원리 계산을 통해서 도핑에 의한 미세 구조 및 전자 구조의 변화를 분석하였다. Cr 도핑은 페르미 레벨을 Cr d 밴드의 중심에 위치시켜 전도성을향상시켰으며, Ti d 밴드의 전자밀도를 높여 XANES pre-edge및 White line의 변화를 야기했다.
Further scaling the semiconductor devices down to low dozens of nanometer needs the extremely shallow depth in junction and the intentional counter-doping in the silicon gate. Conventional ion beam ion implantation has some disadvantages and limitations for the future applications. In order to solve them, therefore, plasma source ion implantation technique has been considered as a promising new method for the high throughputs at low energy and the fabrication of the ultra-shallow junctions. In this paper, we study about the effects of DC bias and base pressure as a process parameter. The diluted mixture gas (5% $PH_3/H_2$) was used as a precursor source and chamber is used for vacuum pressure conditions. After ion doping into the Si wafer(100), the samples were annealed via rapid thermal annealing, of which annealed temperature ranges above the $950^{\circ}C$. The junction depth, calculated at dose level of $1{\times}10^{18}/cm^3$, was measured by secondary ion mass spectroscopy(SIMS) and sheet resistance by contact and non-contact mode. Surface morphology of samples was analyzed by scanning electron microscopy. As a result, we could accomplish the process conditions better than in advance.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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