硅基碳氮薄膜及其多層膜的研究.pdf

1、硅碳氮(SiCN)薄膜作為一種新型的第三代寬帶隙半導(dǎo)體材料,具有較高的硬度、良好的發(fā)光及場(chǎng)發(fā)射特性、高溫抗氧化性以及抗腐蝕性和耐磨性等諸多優(yōu)點(diǎn),在微電子半導(dǎo)體、光電子器件、平板顯示器等領(lǐng)域有很好的應(yīng)用前景,使其成為當(dāng)前材料科學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。
　　本論文采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積技術(shù)(PECVD),以SiH4、CH4、N2和H2為反應(yīng)氣體,在Si(111)和玻璃基片上制備了SiCN薄膜以及a-Si/a-SiCN多層膜量子阱。

2、實(shí)驗(yàn)中通過(guò)改變氣源流量、襯底溫度和射頻功率來(lái)研究工作參數(shù)對(duì)SiCN薄膜結(jié)構(gòu)和性能的影響。采用X射線(xiàn)衍射(XRD)、傅立葉變換紅外光譜(FTIR)、拉曼光譜(Raman)和熒光光譜(PL)等測(cè)試手段對(duì)制備的薄膜進(jìn)行了表征和性質(zhì)分析。
　　研究結(jié)果表明,本文制備的SiCN薄膜為非晶態(tài),通過(guò)控制N2流量可實(shí)現(xiàn)其光學(xué)帯隙可調(diào)。薄膜中含有Si-N,C-N,C=N,C≡N和C-Si-N等多種化學(xué)鍵,表明制備的薄膜形成了復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。N2流量

3、、CH4流量、射頻功率和襯底溫度對(duì)SiCN薄膜的化學(xué)結(jié)構(gòu)、沉積速率和光學(xué)性能都有影響,摻氫可以提高SiCN薄膜光致發(fā)光峰的強(qiáng)度。對(duì)SiCN薄膜發(fā)光機(jī)理進(jìn)行了分析,并認(rèn)為是由薄膜中導(dǎo)帶、價(jià)帶與缺陷態(tài)能級(jí)間的躍遷和氧雜質(zhì)引起的。小角度X衍射譜分析表明制備的a-Si/a-SiCN多量子阱具有一定的周期性和層結(jié)構(gòu)。勢(shì)壘(a-SiCN)和勢(shì)阱(a-Si)厚度對(duì)a-Si/a-SiCN多量子阱的光學(xué)和電學(xué)性質(zhì)都有影響,表現(xiàn)為:固定壘層厚度,減小阱層厚