Mg2Si-Si異質(zhì)結(jié)的熱蒸發(fā)制備與性質(zhì)研究.pdf

1、環(huán)境友好型半導(dǎo)體材料硅化鎂（Mg2Si）是一種窄帶隙間接半導(dǎo)體材料。目前，微電子行業(yè)主要基于 Si材料進(jìn)行應(yīng)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(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)具有重大的研究價(jià)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(zhì)量的影響，在此基礎(chǔ)上圍繞 Mg2Si基異質(zhì)結(jié)制備工藝進(jìn)行研究，并對

2、Mg2Si薄膜的電學(xué)、光學(xué)性質(zhì)進(jìn)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(jìn)行熱處理制備Mg2Si薄膜。XRD、SEM結(jié)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(jié)晶度良好；并研究了 Mg膜厚度對 Mg2Si半導(dǎo)體薄膜生長的影響。結(jié)果表明，Mg膜厚度在370nm時(shí)，表現(xiàn)出了良好的結(jié)晶度

3、和平整度。
　　其次，研究了 Mg2Si異質(zhì)結(jié)的制備，在 Si襯底上制備了 Mg2Si/n-Si、Mg2Si/p-Si異質(zhì)結(jié)器件，采用四探針測試系統(tǒng)、半導(dǎo)體特性分析儀、光譜響應(yīng)測量系統(tǒng)等設(shè)備對 Mg2Si/Si異質(zhì)結(jié)進(jìn)行電學(xué)、光學(xué)性質(zhì)研究。結(jié)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??；Mg2Si/n-Si異質(zhì)結(jié)比Mg2Si/p-Si異質(zhì)結(jié)表現(xiàn)出了更理想的PN結(jié)導(dǎo)電特性；Mg2Si/n-Si異質(zhì)結(jié)在紅外光

4、波段表現(xiàn)出較強(qiáng)的光譜響應(yīng)能力。
　　最后，研究了 Si/Mg2Si/Si雙異質(zhì)結(jié)的制備，在 n-Si襯底上制備了p-Si/Mg2Si/n-Si雙異質(zhì)結(jié)器件，采用半導(dǎo)體特性分析儀、光譜響應(yīng)測量系統(tǒng)等設(shè)備對 p-Si/Mg2Si/n-Si雙異質(zhì)結(jié)進(jìn)行電學(xué)、光學(xué)性質(zhì)研究。結(jié)果表明：p-Si/Mg2Si/n-Si雙異質(zhì)結(jié)同樣表現(xiàn)出單向?qū)щ娦裕?p-Si/Mg2Si/n-Si雙異質(zhì)結(jié)擁有比 Mg2Si/n-Si異質(zhì)結(jié)更低的正向?qū)妷汉?/p>