硅納米晶薄膜的制備和表征.pdf

1、硅納米晶(nanocrystalline Si,nc-Si)由于存在量子限域效應,禁帶寬度可調的性質,能增強硅的發(fā)光效率,而且與現(xiàn)有光電、微電子產(chǎn)業(yè)的工藝兼容度高,是制備硅基光電器件的理想材料。本文采用磁控濺射結合后續(xù)熱處理的方法制備了鑲嵌硅納米晶的氧化硅薄膜。通過透射電子顯微鏡(TEM)、紅外光譜(FTIR)、X射線光電子能譜(XPS)、光致發(fā)光光譜(PL)等分析測試手段,研究了單層nc-Si薄膜和多層nc-Si/SiO2薄膜的形貌、

2、組分、光學性質。主要研究成果如下:
　　 1、在Si(100)襯底上,采用Si和SiO2靶共濺射法制備了富硅氧化硅(Sillicon RichOxide,SRO)薄膜,探討了不同硅含量對硅納米晶薄膜的影響,認為在Si/SiO2濺射功率比為4的樣品中硅納米晶的質量較好,并且證明了原沉積的富硅氧化硅薄膜為一種亞化學計量比的氧化硅薄膜,單純調節(jié)硅含量不能有效調控硅納米晶的密度和尺寸分布。
　　 2、對相同硅含量的富硅氧化硅薄膜

3、,分別采用一步熱處理、兩步熱處理、快速熱處理(RTP)制備了鑲嵌在氧化硅基質中的硅納米晶薄膜。結果顯示,富硅氧化硅薄膜經(jīng)過三種熱處理后,均形成了1012/cm2量級的硅納米晶。其中兩步熱處理樣品中的硅納米晶的密度最高,達到2.2×1012/cm2,并且結晶完整性好;一步熱處理樣品中的硅納米晶密度較低,并且存在部分結晶不充分的納米晶;快速熱處理樣品中的硅納米晶尺寸分布不均勻,并且存在孿晶。分析認為,熱處理初始階段的形核過程對納米晶的密度及