PECVD法制备a-Si_(1-x)C_x∶H薄膜的结构及光学性能研究

aSi1xCx∶H的禁带宽度能随着薄膜中碳和氢的含量的变化而发生改变。深入了解薄膜中的键合情况及其对薄膜光学带隙的影响尤为重要。本文采用PECVD法,以硅烷(SiH4)和甲烷(CH4)为反应气源,通过选用不同的沉积功率及不同的组成制备出aSi1xCx∶H薄膜,并采用红外光谱、喇曼光谱及紫外可见光谱等分析测试手段对薄膜中SiC键的形成及其对光学能隙的影响进行了研究分析。分析表明SiC键的形成几率及SiC键的形成能力随着C和Si的含量接近而显著增加,SiC键随着沉积功率的提高显著增加。研究得出,薄膜的光学能隙Eg受到aSi1xCx∶H薄膜中的键合情况及薄膜缺陷态的影响。Eg随着薄膜中SiC键含量的增加而变大,随着薄膜中的H含量的减少缺陷态的增加而减小。

RF-PECVD法制备a-Si_(1-x)C_x:H薄膜的光学性能研究

以SiH4和CH4为源气体,采用射频等离子增强化学气相沉积(RF-PECVD)方法,通过改变CH4/SiH4流量比和射频功率制备非化学计量比氢化非晶碳化硅(a-Si1-xCx:H)薄膜。采用傅里叶转换红外光谱(FTIR)和紫外-可见(UV-Vis)光谱等测试手段,对薄膜的成键情况及其对光学带隙的影响进行了研究分析。结果表明,Si-C键的强度和光学带隙随着CH4/SiH4流量比的增加而增大;但是,随着射频功率的增加,a-SiC:H薄膜的光学带隙反而略有减小。

衬底温度对a-Si_(1-x)C_x:H薄膜成分的影响

采用热壁低压化学气相沉积(LPCVD)技术,在Si(100)衬底上成功制备出了具有化学计量的氢化非晶碳化硅(a-Si1-xCx∶H)薄膜,并用傅里叶变换红外光谱仪和X射线光电子能谱仪对薄膜成分进行了分析,探讨了衬底温度对a-Si1-xCx∶H薄膜成分的影响,结果发现随着衬底温度升高,CH4分解效率得到提高,过量的C形成了C-C键.

等离子体增强磁控溅射沉积碳化硅薄膜的化学结构与成膜机理

以CH4和Ar为工作气体,单晶硅为溅射靶,通过微波电子回旋共振(MW-ECR)等离子体增强非平衡磁控溅射方法在不同的CH4流量和沉积温度下制备了a-Si1-xCx∶H薄膜.利用傅里叶变换红外(FT-IR)光谱,X光电子能谱(XPS)和纳米硬度仪等表征方法研究不同沉积参数下薄膜的化学结构、化学配比和硬度的变化.结果表明:室温(25℃)下随CH4流量由5cm·3min-1增加到45cm3·min-1(标准状态)时,薄膜中Si—CH2键,C—H键含量逐渐增加,Si—H键变化不明显;膜中C原子百分比由28%增至76%,Si原子百分比由62%降至19%.当CH4流量为15cm3·min-1时,随沉积温度的升高,薄膜中Si和C原子百分比含量分别为52%和43%,且基本保持不变;膜中Si—H键和C—H键转化为Si—C键,薄膜的显微硬度显著提高,在沉积温度为600℃时达到29.7GPa.根据分析结果,提出了室温和高温下a-Si1-xCx:H薄膜生长模型.