磁控濺射制備SiO-,x-非晶薄膜的沉積機(jī)制及薄膜結(jié)構(gòu)的研究.pdf

1、硅基納米材料是近年迅速發(fā)展起來的一類新型光電信息材料，在未來的硅發(fā)光二極管、硅激光器以及硅基光電子集成技術(shù)中具有潛在的重要應(yīng)用.這些材料主要包括納米多孔硅、由SiO2薄膜或SiOx(x＜2)非晶薄膜與氫化非晶Si(a-Si：H)薄膜鑲嵌或覆蓋的Si納米微粒(Nc-Si)以及Nc-Si/SiO2超晶格等。 本論文主要集中在SiOx非晶薄膜的沉積機(jī)制以及薄膜的結(jié)構(gòu)的研究上。結(jié)合傅里葉變換紅外吸收光譜，對(duì)置于空氣中的單晶硅表面上的氧化

2、膜SiOx進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)SiOx非晶薄膜易于形成三個(gè)吸收帶。第Ⅰ吸收譜帶來自于Si-O-Si鍵伸縮振動(dòng)模式，第Ⅱ吸收譜帶來自于SiO(x=1)中的Si-O-Si鍵非對(duì)稱伸縮振動(dòng)模式，對(duì)于第Ⅲ吸收譜帶認(rèn)為來自于SiOx非晶薄膜中形成的無橋氧空位中心缺陷的吸收。 利用磁控濺射技術(shù)，在單晶Si襯底上沉積了SiOx非晶薄膜。傅里葉變換紅外吸收光譜顯示，SiOx非晶薄膜確實(shí)存在如上所述的三個(gè)吸收譜帶。研究發(fā)現(xiàn)，濺射功率或者Ar：O2流速比

3、的提高，都會(huì)使薄膜的化學(xué)計(jì)量比(x)增大，從而導(dǎo)致Si-O-Si鍵夾角逐漸變小，所以在薄膜中先后會(huì)形成Si-Oy-Si4-y、Si6環(huán)以及無橋氧空位中心缺陷等結(jié)構(gòu)。 實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，襯底溫度對(duì)薄膜的結(jié)構(gòu)也有很大的影響，由于襯底溫度的提高可以增大原子或分子的熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能，從而使得腔體內(nèi)的原子或分子的平均自由程減小，Si原子與更多O原子的結(jié)合概率大大增加，導(dǎo)致SiOx非晶薄膜中的X值相對(duì)于襯底不加熱時(shí)有所增大，薄膜的沉積速率也相應(yīng)下降，薄膜