硅鍺納米材料由于自身的優(yōu)良性能以及在光電方面展示出的與常規(guī)材料不同的特性,使得其在微電子和光電子領(lǐng)域內(nèi)有著廣泛的應(yīng)用前景。其中,Si/Ge納米復(fù)合薄膜,由于薄膜中Si/Ge納米顆粒的引入,基于其量子限域效應(yīng)等特性會(huì)產(chǎn)生光學(xué)帶隙寬化,光致發(fā)光效應(yīng)等獨(dú)特的光電性能,在硅基光源、紅外探測器、單電子器件、光伏材料等方面有著巨大的應(yīng)用潛力。而生長高質(zhì)量的Si/Ge納米薄膜則是以上器件應(yīng)用研究的關(guān)鍵。本文利用反應(yīng)磁控濺射的方法生長Si/Ge納米晶鑲嵌SiO₂薄膜。研究了生長Si/Ge納米晶的工藝條件,以及不同的制備條件對薄膜中納米晶密度、尺寸、分布的影響。并利用分光光度計(jì)、X射線光電子能譜、掃描電鏡、透射電鏡、拉曼光譜、熒光光譜等測試手段對樣品進(jìn)行表征。本文通過Si納米晶薄膜的生長研究,發(fā)現(xiàn)在常溫下沉積的SiO_x薄膜的成分與光學(xué)常數(shù)等特性能夠通過濺射氣氛,尤其是O₂流量來調(diào)控。SiO_x薄膜經(jīng)過后期高溫快速退火處理后可以得到少量Si納米晶,此外,還探討了不同的退火工藝對SiO_x薄膜的影響和原...

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 國內(nèi)外研究進(jìn)展
        1.2.1 量子限域效應(yīng)
        1.2.2 制備方法
        1.2.3 硅鍺納米晶的應(yīng)用
    1.3 本文研究工作
2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備與方法
    2.1 磁控濺射原理和設(shè)備
        2.1.1 磁控濺射原理
        2.1.2 磁控濺射鍍膜設(shè)備簡述
    2.2 薄膜的沉積
    2.3 薄膜的熱處理
    2.4 薄膜的結(jié)構(gòu)表征
        2.4.1 透過率與反射率光譜的測量
        2.4.2 X射線光電子能譜
        2.4.3 掃描電子式顯微鏡
        2.4.4 透射電子顯微鏡
    2.5 本章小結(jié)
3 Si納米晶鑲嵌SiO₂薄膜的生長及表征
    3.1 SiO_x薄膜的沉積和表征
        3.1.1 反應(yīng)磁控濺射制備SiO_x薄膜
        3.1.2 濺射氣體氛圍對SiO_x薄膜成分的影響
        3.1.3 SiO_x薄膜的光學(xué)特性
        3.1.4 SiO_x薄膜的結(jié)構(gòu)特性
    3.2 Si納米晶薄膜的表征
        3.2.1 SiO_x薄膜的退火
        3.2.2 高溫真空慢退火對Si納米晶的影響
        3.2.3 高溫快速退火對Si納米晶的影響
    3.3 本章小結(jié)
4 Ge納米晶鑲嵌SiO₂薄膜的生長及表征
    4.1 GeSiO膜層的沉積
        4.1.1 單靶濺射的沉積速率及膜層成分研究
        4.1.2 雙靶共濺制備GeSiO膜層
    4.2 Ge納米晶薄膜的表征
        4.2.1 GeSiO薄膜的退火
        4.2.2 濺射氣體氛圍對Ge納米晶的影響
        4.2.3 退火溫度對Ge納米晶的影響
        4.2.4 Ge納米晶薄膜的光學(xué)帶隙
    4.3 本章小結(jié)
5 多層Ge納米晶鑲嵌SiO₂薄膜的生長和表征
    5.1 GeSiO/SiO₂多層膜的生長
        5.1.1 GeSiO/SiO₂多層膜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        5.1.2 GeSiO/SiO₂多層膜的沉積
    5.2 多層Ge納米晶薄膜的表征
        5.2.1 GeSiO/SiO₂多層膜的退火
        5.2.2 NC-Ge/SiO₂多層膜的PL譜
        5.2.3 NC-Ge/SiO₂多層膜的光學(xué)帶隙
    5.3 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
    6.1 論文內(nèi)容總結(jié)
    6.2 未來工作展望
參考文獻(xiàn)
作者簡歷



本文編號：3774211