本文選題：硒化鉛薄膜 + 磁控濺射　； 參考：《北京科技大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：硒化鉛(PbSe)薄膜能在室溫條件下保持優(yōu)異的紅外光電敏感性和響應(yīng)率,被廣泛用做中紅外探測(cè)器的光敏核芯,但受制于制備工藝落后及基礎(chǔ)理論研究匱乏,國(guó)內(nèi)PbSe紅外探測(cè)器的性能與國(guó)外同類產(chǎn)品相比有較大差距。本論文利用中頻磁控濺射技術(shù)制胬了一系列PbSe薄膜,并采用理論模擬計(jì)算與實(shí)際實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法研究了PbSe薄膜在單晶硅基體上的生長(zhǎng)機(jī)制以及鍍膜工藝參數(shù)、敏化處理、摻雜處理等對(duì)PbSe莫層成分、結(jié)構(gòu)、光學(xué)及光電性能的影響。取得了如下研究成果：(1)采用第一性原理對(duì)PbSe薄膜在Si(100)和Si(111)兩種單晶硅基體上的熱力學(xué)模擬計(jì)算結(jié)果表明,PbSe薄膜在兩種單晶硅基體上的生長(zhǎng)機(jī)制主要受界面能和應(yīng)變能變化的控制,其中當(dāng)界面能變化占主導(dǎo)時(shí),PbSe薄膜沿界面能較低的PbSe[200]取向(或PbSe(200)晶面)生長(zhǎng)；而當(dāng)應(yīng)變能變化占主導(dǎo)時(shí),PbSe薄膜沿應(yīng)變能較低的PbSe[220]取向(或PbSe(220)晶面)生長(zhǎng)。并且,生長(zhǎng)取向的不同會(huì)導(dǎo)致PbSe薄膜光學(xué)性能的差異：取向?yàn)閇220]的PbSe薄膜的光學(xué)禁帶寬度更窄。(2)沉積時(shí)間和溫度兩項(xiàng)濺射鍍膜工藝參數(shù)對(duì)所制PbSe薄膜的成分無(wú)影響,但會(huì)顯著改變其膜層結(jié)構(gòu)：隨沉積時(shí)間延長(zhǎng),PbSe尊膜的擇優(yōu)生長(zhǎng)取向始終為PbSe[200],但膜層晶粒尺寸、晶格常數(shù)及微觀應(yīng)變均顯著降低,進(jìn)而導(dǎo)致其光電敏感性升高；隨沉積溫度升高,PbSe薄膜由非晶態(tài)過(guò)渡到結(jié)晶態(tài),并且當(dāng)沉積溫度高于188℃時(shí),晶體取向由PbSe[220]轉(zhuǎn)變?yōu)镻bSe[200],其光電敏感性逐漸降低。(3)后期敏化處理可在PbSe薄膜表面生成一層含氧化鉛(PbO)和二氧化硒(SeO2)的氧化膜,這可降低膜內(nèi)載流子的復(fù)合速率,從而提高PbSe薄膜的光電敏感性。另外,隨敏化溫度升高,PbSe膜層內(nèi)部發(fā)生回復(fù)(200℃)和再結(jié)晶(200℃)過(guò)程,使其膜層結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著變化,從而引起膜內(nèi)平衡載流子濃度線性降低,進(jìn)而導(dǎo)致其光電敏感性線性增大(4)銦(In)和碲(Te)兩種摻雜元素在摻雜量較低(-5 at.%)時(shí),會(huì)由于置換作用而導(dǎo)致PbSe膜層的晶粒尺寸、晶格常數(shù)及微觀應(yīng)變產(chǎn)生顯著變化。并且,In摻雜元素會(huì)在PbSe薄膜的禁帶內(nèi)形成深雜質(zhì)能級(jí),使其光電敏感性顯著提升：而Te摻雜元素對(duì)PbSe尊膜能帶結(jié)構(gòu)的影響相對(duì)較弱,PbSeTe薄膜的光電敏感性與純凈PbSe薄膜相近。(5)采用自制PbSe薄膜組裝成功了結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的紅外探測(cè)器,其光譜吸收范圍和響應(yīng)度均接近國(guó)外同類產(chǎn)品,峰值探測(cè)率達(dá)到2.92×109cm·Hz1/2·W-1,優(yōu)于國(guó)內(nèi)和部分國(guó)外同類產(chǎn)品。
[Abstract]:The effect of PbSe thin film on the composition , structure , optics and photoelectric properties of PbSe thin film on Si ( 100 ) and Si ( 111 ) is studied by using medium frequency magnetron sputtering . The results show that the growth mechanism of PbSe thin film on single crystal silicon substrate is mainly controlled by interfacial energy and strain energy .
( 2 ) The growth orientation of PbSe thin films is narrower than that of PbSe films . ( 2 ) The growth orientation of PbSe films is narrower than that of PbSe films .
The crystal orientation of PbSe thin film is changed from amorphous to PbSe thin film . The photo sensitivity of PbSe thin film is decreased .
【學(xué)位授予單位】：北京科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ134.33;TB383.2

【參考文獻(xiàn)】

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1 陳鳳金;司俊杰;張慶軍;姚官生;;化學(xué)浴沉積PbSe多晶薄膜制備[J];航空兵器;2012年03期

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本文編號(hào)：2010778