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(yīng),禁帶寬度可調(diào)的性質(zhì),能增強(qiáng)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(jié)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(cè)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(xué)性質(zhì)。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(duì)硅納米晶薄膜的影響,認(rèn)為在Si/SiO2濺射功率比為4的樣品中硅納米晶的質(zhì)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(xué)計(jì)量比的氧化硅薄膜,單純調(diào)節(jié)硅含量不能有效調(diào)控硅納米晶的密度和尺寸分布。
　　 2、對(duì)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(zhì)中的硅納米晶薄膜。結(jié)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(jí)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(dá)到2.2×1012/cm2,并且結(jié)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(jié)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(rèn)為,熱處理初始階段的形核過程對(duì)納米晶的密度及