Mg2Si-Si異質結的熱蒸發(fā)制備與性質研究.pdf

1、環(huán)境友好型半導體材料硅化鎂（Mg2Si）是一種窄帶隙間接半導體材料。目前，微電子行業(yè)主要基于 Si材料進行應用，在 Si襯底上生長 Mg2Si薄膜的工藝，可以很好地與 Si工藝兼容，因此 Mg2Si/Si異質結結構具有重大的研究價值。
　　本文采用電阻式熱蒸發(fā)方法分別在n-Si、p-Si襯底上制備環(huán)境友好型 Mg2Si薄膜，研究蒸發(fā) Mg膜厚度對 Mg2Si薄膜質量的影響，在此基礎上圍繞 Mg2Si基異質結制備工藝進行研究，并對

2、Mg2Si薄膜的電學、光學性質進行研究。
　　首先，在室溫下采用熱蒸發(fā)方法，在 Si襯底上沉積 Mg膜，然后在低真空（10-1Pa-10-2Pa）氛圍下進行熱處理制備Mg2Si薄膜。XRD、SEM結果表明，400℃下退火4h，制備出單一相的Mg2Si薄膜，且制備的Mg2Si薄膜晶粒致密、均勻和連續(xù)，表面平整，結晶度良好；并研究了 Mg膜厚度對 Mg2Si半導體薄膜生長的影響。結果表明，Mg膜厚度在370nm時，表現(xiàn)出了良好的結晶度

3、和平整度。
　　其次，研究了 Mg2Si異質結的制備，在 Si襯底上制備了 Mg2Si/n-Si、Mg2Si/p-Si異質結器件，采用四探針測試系統(tǒng)、半導體特性分析儀、光譜響應測量系統(tǒng)等設備對 Mg2Si/Si異質結進行電學、光學性質研究。結果表明：Mg2Si薄膜的電阻率隨著沉積 Mg膜厚度的增大而先增加后減小；Mg2Si/n-Si異質結比Mg2Si/p-Si異質結表現(xiàn)出了更理想的PN結導電特性；Mg2Si/n-Si異質結在紅外光

4、波段表現(xiàn)出較強的光譜響應能力。
　　最后，研究了 Si/Mg2Si/Si雙異質結的制備，在 n-Si襯底上制備了p-Si/Mg2Si/n-Si雙異質結器件，采用半導體特性分析儀、光譜響應測量系統(tǒng)等設備對 p-Si/Mg2Si/n-Si雙異質結進行電學、光學性質研究。結果表明：p-Si/Mg2Si/n-Si雙異質結同樣表現(xiàn)出單向導電性，而且 p-Si/Mg2Si/n-Si雙異質結擁有比 Mg2Si/n-Si異質結更低的正向導通電壓和