在Si和4H-SiC襯底上制備β-FeSi2薄膜.pdf

1、近年來,環(huán)境半導(dǎo)體β-FeSi2作為光電材料的研究引發(fā)了人們的廣泛關(guān)注。本文通過直流磁控濺射+RTA的方法在Si(100)和4H-SiC(OOOI)襯底上制各了β-FeSi2薄膜,主要研究了退火工藝對(duì)薄膜相變的影響。本文的主要工作和結(jié)果如下:
　　1.存Si(100)襯底上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),對(duì)β-FeSi2多晶薄膜的制備工藝進(jìn)行了探索。研究了襯底溫度、退火溫度以及退火時(shí)間對(duì)薄膜相變的影響。對(duì)退火過程中ε-FeSi的形成原因、β-FeSi

2、2薄膜的形成過程及退火機(jī)制進(jìn)行了分析。總結(jié)出在優(yōu)化的濺射條件下(PFeSi2=50w、濺射氣壓:0.35Pa、Ar流量:80sccm、濺射時(shí)間:1h),Si(100)襯底上制備β-FeSi2薄膜的最佳退火條件(900℃、5分鐘)。
　　2.在1H-SiC(0001)襯底上進(jìn)行p-FeSi。薄膜的制各。采用FeSi2靶和Si靶共同濺射的方式來解決單獨(dú)濺射FeSi2靶所帶來的“擇優(yōu)濺射”問題。固定FeSi2靶功率不變(50w),通過改

3、變Si靶功率米調(diào)節(jié)薄膜中的Fe/Si原子比。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在PFeSi2=50w, Psi=10W的濺射條件下,薄膜中的Fe/Si原子比最接近于p-reSi2的化學(xué)劑量比。研究了退火溫度對(duì)4H-SiC(0001)襯底上制各的p-FeSi2薄膜相變的影響。SEM測試表明,制得的p-FeSi2薄膜表面較為平整,薄膜中沒有空洞等缺陷。通過近紅外分光光度計(jì)測得薄膜的透射譜,由公式計(jì)算得到薄膜的光吸收系數(shù)接近_T lO5cm-1的數(shù)量級(jí),并且所制備

4、的p-reSi2薄膜的光學(xué)帶隙寬度為88eV。通過拉曼光譜對(duì)p-FeSi2薄膜進(jìn)行了定性分析。
　　3.通過對(duì)p-FeSi2薄膜進(jìn)行Al摻雜,在n型Si和4H-SiC襯底上制備了p-p-FeSi2/n-Si、p-β-FeSi2/n-4H-SiC異質(zhì)結(jié),并對(duì)異質(zhì)結(jié)的I-V特性進(jìn)行了測量。結(jié)果表明,異質(zhì)結(jié)具有良好的整流特性,并對(duì)1.31μm近紅外光具有明顯的光電響應(yīng)。
　　總之,本次實(shí)驗(yàn)成功的在Si和4H-SiC襯底L制各了β-