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硅纳米电子学、纳米结构和高效硅光伏技术的进展
硅是一种无处不在的半导体材料，可用于多种应用，是现代电子和能量收集的基础。硅基微电子，如今更确切地说是纳米电子，将在不久的将来达到 10 纳米以下的技术节点。在这些尺寸下，纳米尺寸效应（例如量子限制、掺杂的统计问题、表面状态等）开始发挥作用，降低性能和可靠性，甚至导致晶体管完全失效。这些纳米尺寸效应中的几种已经在精心制造的 Si 纳米结构上进行了研究，在那里获得的研究结果可能对于规避 FET 达到单纳米尺寸时出现的问题至关重要。此外，Si 纳米结构的非常规和新颖方法也令人感兴趣，因为它们可以提供替代的解决方法，有助于防止未来技术节点实施的进一步延迟，目标是在降低功耗的情况下提供更高的性能。除了电子晶体管之外，硅纳米结构（如纳米线和纳米粒子）还为传感器、量子器件、操纵器、执行器、光电子学、生物标记等领域的各种跨学科应用开辟了全新的前景。由于表面体积比高，硅纳米结构主要由表面决定，因此需要新的物理和化学知识来了解其特性。这些知识尚未完成并转移到现代晶体管技术中。在能量收集领域，硅光伏电池通过用异质结取代扩散的 p/n 同质结（充当载流子选择性和高度钝化（无复合）接触）提高了效率。这一概念允许研究一系列新材料作为接触，但需要精确了解它们与硅的界面特性。尽管有报道称至少在实验室规模的太阳能电池上转换效率令人印象深刻，但尚未找到结合了正确的电子和光学特性并与工业批量生产兼容的理想异质接触。进一步的跨学科研究必须找到或开发将合适的 Si 表面钝化与载流子选择性隧穿、长期稳定性以及可靠且经济高效的制造相结合的材料。
低温共晶硅
1.量子计算与量子信息。MA Nielsen 和 IL Chuang，剑桥大学出版社 2. Ciaran Hughes、Joshua Isaacson、Anastatsia Perry、Ranbel F. Sun、Jessica Turner，“量子计算的量子好奇者”，Springer，2021 3. Maria Schuld 和 Francesco Petruccione，“使用量子计算机进行机器学习”，第二版，Springer，2021 4. Maria Schuld 和 Francesco Petruccione，“使用量子计算机进行监督学习”，Springer，2018 5. Peter Wittek，“量子机器学习——量子计算对数据挖掘意味着什么”，爱思唯尔。 7. Michael A. Nielsen 和 Issac L. Chuang，“量子计算与信息”，剑桥，2002 年 8. Mikio Nakahara 和 Tetsuo Ohmi，“量子计算”，CRC Press，2008 年 9. N. David Mermin，“量子计算机科学”，剑桥，2007 年 10. https://qiskit.org/
CAS200-00-0100-131_Rev 7.indd - 硅传感
Silicon Sensing Systems 是硅 MEMS 陀螺仪、加速度计和惯性测量系统的市场领导者，专注于高性能、可靠性和价格实惠。凭借可追溯到 100 多年前的惯性传感领域的悠久历史，所有传感器均基于内部专利设计，并在其最先进的 MEMS 代工厂生产。Silicon Sensing 已向全球数千名满意的客户交付了超过 4000 万个传感器，并继续通过技术专长和持续创新来提高性能。
第2章 - 硅微加工
2.1硬制造考虑。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。20 2.1.1传统MEMS材料。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。20 2.1.2硅。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。21 2.2光刻。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。26 26 2.2.1掩码创建。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。27 27 2.2.2晶圆清洁。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。28 28 2.2.3二氧化硅热硅。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。28 2.2.4抵抗应用。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。31 2.2.5紫外线曝光。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。33 2.62.6开发。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>35 2.2.7技术考虑。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>36 2.3蚀刻方法。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。38 2.3.1可用技术。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。38 2.3.2等离子体蚀刻（PE）。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。38 2.3.3反应离子蚀刻（RIE）。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。39 2.3.4物理溅射（PS）。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。42 2.3.5离子束铣削（IBM）。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 43 2.3.6反应性离子梁蚀刻（RIB）和化学辅助离子束蚀刻（Caibe）。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 43 2.4薄膜沉积过程。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 45 2.4.1物理蒸气沉积（PVD）。 。 。42 2.3.5离子束铣削（IBM）。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。43 2.3.6反应性离子梁蚀刻（RIB）和化学辅助离子束蚀刻（Caibe）。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。43 2.4薄膜沉积过程。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。45 2.4.1物理蒸气沉积（PVD）。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。45 2.4.2化学蒸气沉积。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。51 2.5离子植入。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。53 2.6湿泡表面微加工。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。54 2.6.1硅晶片。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 55 2.6.2各向同性和各向异性蚀刻。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 57 2.6.3选择硅晶片方向。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 58 2.6.4具有牺牲层的3D结构。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。54 2.6.1硅晶片。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。55 2.6.2各向同性和各向异性蚀刻。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。57 2.6.3选择硅晶片方向。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 58 2.6.4具有牺牲层的3D结构。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。57 2.6.3选择硅晶片方向。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。58 2.6.4具有牺牲层的3D结构。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。58 2.6.4具有牺牲层的3D结构。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。60 2.7干式表面微加工。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。63 2.7.1深反应离子蚀刻（DRIE）。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。63 2.7.2单晶反应性etking和金属化（尖叫）64 2.7.3 Liga和UV-Liga。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。65 2.8己二。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。65 2.9电镀。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。65 2.10底物键合。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。68
硅肖特基整流器芯片
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无硅 ScAlN pMUT - A*OAR
摘要 — 本研究介绍了一种有前途的微加工技术，该技术采用无硅 (SON) 工艺在深度为 1 μ m 的真空腔上形成厚度为 2 μ m 的连续单晶硅膜。利用 SON 工艺，已在 8 英寸硅晶片上展示了高填充因子压电微机械超声换能器 (pMUT) 阵列，腔体宽度范围从 170 μ m 到 38 μ m。器件采用 15% 钪掺杂氮化铝作为 pMUT 的压电层，适用于空气耦合和水耦合应用。空气耦合 pMUT 的峰值位移频率为 0.8 至 1.6 MHz，Q 因子在 120 至 194 之间。水耦合 pMUT 阵列显示，在距离 20 毫米的 DI 水中，针式水听器测量的传输压力范围为 0.4 至 6.9 kPa/V，峰值频率在 5 至 13.4 MHz 之间，分数带宽为 56% 至 36%。本文提出的压电 SON 工艺有可能在低成本、高产量 pMUT 制造中获得关注。
从 KCl 电化学合成纳米硅——...
摘要：目前硅及硅基复合材料在微电子及太阳能器件中得到广泛应用，同时随着锂离子电池容量的不断增大，对硅的纳米纤维及各种颗粒形貌提出了更高的要求。本文研究了低氟KCl–K 2 SiF 6 和KCl–K 2 SiF 6 –SiO 2 熔体电解生产纳米硅，在恒电位电解条件下（阴极过电压分别为0.1、0.15、0.25 V vs.准参比电极电位），研究了SiO 2 添加对电解硅沉积物形貌和成分的影响。将所得硅沉积物从电解液残渣中分离出来，经扫描电镜和光谱分析，制备锂离子电池复合Si/C负极，采用恒电流循环法测量所制备负极半电池的能量特性。循环表明，基于由 KCl–K 2 SiF 6 –SiO 2 熔体合成的硅的 Si/C 复合材料具有更好的容量保持率和更高的库仑效率。在 200 mA · g − 1 下进行 15 次循环后，在 0.15 V 过电压下获得的材料显示容量为 850 mAh · g − 1 。
硅电解质界面稳定化（...
1. 已经证明能够制造 Mg-Si zintl 化合物模型电极，并使用 XPS、STEM-EDS 和 FTIR/Raman 将 SEI 化学与硅进行比较。Q1 完成 2. 已经建立了实验和协议来了解影响硅阳极安全性的因素，特别关注硅电极上发生的高放热反应。Q1 完成 3. 已经确定了 CO2 对模型电极上 SEI 形成稳定性的影响，但检查了 SEI 性质的变化（XPS、FTIR/Raman 和定量电化学测量）作为 CO2 浓度的函数。Q2 完成 4. 已经使用 XPS、AFM/SSRM、STEM-EDS 和 FTIR/Raman 确定了 zintl 相形成机理及其对包括 Si NPs、Si 晶片、a-Si 薄膜在内的模型系统 SEI 的影响。 Q2 完成 5. 锡硅合金生产是否通过取决于该合金能否以 1g 的量制备，以及该合金的循环寿命是否比纯金属更长。 Q2 完成 6. 已经确定了 LiPAA/Si 界面的化学和界面特性（例如 Si 表面和有机材料处的化学键合性质），以及电荷（OCV，0.8V、0.4V、0.15V、0.05V）和干燥温度（100、125、150、175、200C）的关系。 Q3 7. 已经确定了粘合剂如何通过利用二维或三维模型系统改变 Si NP 尺寸和表面来改变硅电极上的应力/应变，以及电荷状态的关系。 Q3 8. 已经实施了能够比较硅阳极安全响应的协议，作为提高硅电池安全性的指标。 Q3 9. 已经发表了一篇论文，使其他研发小组能够分析硅基阳极上 SEI 的稳定性，从而使开发人员或研究人员能够不断提高硅电池的稳定性（与 Silicon Deep Dive 的共同里程碑）。Q4 10. 已经了解了形成的/可溶的 SEI 物质的性质和数量如何随电解质、粘合剂和 Si 阳极（表面
基于硅的 3D 锂离子微电池...
物联网 (IOT) 领域中可穿戴设备、智能电子产品和医疗植入物等小型电子设备的市场日益增长，这需要合适的储能设备。锂离子电池 (LIB) 目前是微电子领域的首选电池，因为它们具有较高的重量能量 (W h kg 1 ) 和体积能量 (W hl 1 )。1 然而，传统设计的 LIB（即袋式、棱柱形、圆柱形）难以小型化。另一方面，超级电容器和薄膜电池可以小型化，并且已经用于微电子设备，但却以牺牲能量密度为代价。2 – 5 对于薄膜电池，可以通过实现 3D 结构阴极来提高能量和功率密度。6,7 增材制造微电池是一种很有前途的技术，可以解决与电子设备的集成问题，并且具有