APCVD制備納米硅復合鑲嵌薄膜及其微結構與性能研究.pdf

1、該論文全而介紹了納米材料,特別是納米鑲嵌復合材料的結構特征、性能特性及山此產生的基本性質的變化、常用的制備方法以及硅基納米復合材料在制備和發(fā)光機理方面的研究,并對硅基納米復合材料在光電器件中的應用和發(fā)展做了概述.對以硅烷為原料氣采用常壓化學氣相沉積制備的薄膜,利用TEM、HREM、XPS、SEM、Raman等手段系統(tǒng)研究了沉積溫度、退火后處理等制備工藝對薄膜微結構的影響,分析了微結構的成因.研究發(fā)現(xiàn),未經退火處理的薄膜是納米硅品粒鑲嵌于

2、非晶介質中,并與氧化硅晶粒形成復合的特殊結構.薄膜中的結晶程度隨沉積溫度的升高而提高,納米硅晶粒的尺寸由450℃時的l~4nm增大到5nm以上,氧化程度也隨之加深,非晶介質中的氧化物逐漸向氧化硅的晶態(tài)轉變,同時納米顆粒在晶粒遷移和重排過程中局部形成特殊形貌的團聚物.退火處理后的薄膜結構分析表明,退火溫度低于600℃時,短時間退火不能明顯改善結晶狀況,但結品趨勢明顯.退火后薄膜中的晶粒尺寸和密度都有所提高,退火溫度升高或退火時間延長都有助

3、于結晶狀態(tài)的改善.同時在800℃退火1小時的薄膜中發(fā)現(xiàn)一種異常結構,在短時間高能電子束照射下呈現(xiàn)明晰的單晶衍射斑點,但時間一長,非品化現(xiàn)象嚴重.對復合鑲嵌薄膜光致發(fā)光特性的研究發(fā)現(xiàn),在450℃沉積未經過退火處理的薄膜樣品中觀察到室溫光致發(fā)光現(xiàn)象,在523.2nm附近有一強的發(fā)光譜帶.但隨沉積溫度升高,其發(fā)光特性反而減弱甚至消失.經過退火處理后,在相同波長的光激發(fā)下發(fā)光強度逐漸增強,峰型逐漸變好,發(fā)光譜帶的半峰寬也變窄.量子限制效應和與氧