鐵的硅化物納米結(jié)構(gòu)在硅襯底上的外延生長及其EBSD和XPS的研究.pdf

1、鐵的硅化物納米結(jié)構(gòu)具有豐富的物理特性，在微電子、集成電路、熱電、光電等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用價值。本課題采用分子束外延法在Si(111)和Si(110)基底表面生長出鐵硅納米結(jié)構(gòu)，并利用STM、EBSD、XPS和TEM對其進行了細致研究，得出如下結(jié)論：
　?。?）STM研究發(fā)現(xiàn)，~650-920℃下Si(110)基底上生長的鐵硅化合物以納米線的形態(tài)存在且生長方向唯一，隨生長溫度的升高納米線會逐漸長大，該生長特性非常有利于工業(yè)化的可控生

2、長。I-V曲線表明~650℃下生長的納米線具有金屬特性，~920℃下的納米線具有半導(dǎo)體特性。對~650℃下的納米線進行退火處理，發(fā)現(xiàn)隨著退火溫度的升高納米線逐漸粗化，當溫度達到~900℃時，納米線轉(zhuǎn)變成具有半導(dǎo)體特性的短棒狀結(jié)構(gòu)，由此我們認為退火過程中納米線發(fā)生了相變。另外，研究還發(fā)現(xiàn)~920℃下Si(111)基底上存在三維島和薄膜兩種結(jié)構(gòu)形態(tài)，且I-V曲線表明三維島為金屬性。
　?。?）EBSD分析發(fā)現(xiàn)，~920℃下制備的納米線

3、由β-FeSi2相組成，β-FeSi2相與 Si(110)基底之間取向關(guān)系為：β-FeSi2(101)∥Si(111)；β-FeSi2[010]∥Si[110]。~920℃下Si(111)基底上制備的鐵硅三維島由具有金屬特性的Fe2Si相組成，且Si(111)基底與Fe2Si相之間取向關(guān)系為：Fe2Si(001)∥Si(111)；Fe2Si[120]∥Si[112]。
　?。?）TEM研究表明，650℃下Si(110)表面生長的納

4、米線由具有四方結(jié)構(gòu)的α-FeSi2相組成，900℃退火處理后納米線會轉(zhuǎn)變成短棒結(jié)構(gòu)，其組成相與900℃下生長的納米線相同。由短棒結(jié)構(gòu)的莫里條紋可知，短棒狀鐵硅化合物是沿著Si(110)表面外延生長的，且與襯底之間存在一定程度的晶格失配。
　　（4）XPS研究表明，樣品從STM腔體傳送到XPS腔體內(nèi)時，短暫的暴露在大氣中后表面會出現(xiàn)一定程度的氧化。分析發(fā)現(xiàn)不同樣品表面的鐵硅化合物中鐵的化學態(tài)略有差異，650℃下襯底表面生長的鐵硅納米