Si(111)基片上Mg2Si薄膜的脉冲激光沉积

2014-12-30 杨梅君 武汉理工大学材料研究与测试中心

  采用脉冲激光沉积方法在Si(111) 基片上制备了Mg2 Si 薄膜。研究了激光能量密度、退火气氛及压强、退火温度、退火时间等工艺条件对Mg2 Si 薄膜生长的影响。用X 射线衍射仪分析了Mg2Si 薄膜的物相,用原子力显微镜、高分辨场发射扫描电镜表征了薄膜的形貌。实验结果表明: 在激光能量密度为2.36 J /cm2 ,Si(111) 基片上室温、真空( 真空度10-6 Pa) 条件下沉积,在Ar 气压强为10 Pa,500℃,30 min 条件下原位退火得到了纯相、结构均匀、表面平整、厚度约为900 nm 的Mg2Si 多晶薄膜。

  如今时间推移电子元器件工業的的发展壮大和问题品牌的快速发展壮大,只为推动元器件的轻薄型小短化和系统化一体化化,必须要用料以贴膜的组织形式app。十分是如今时间推移半导体技艺技艺的迅猛的发展壮大相应应用领域场景光电子一体化的想法,在Si 基片上发育Mg2Si 贴膜兼备核心的功用。应用领域场景硅衬底的Mg2Si 贴膜在光学仪器用料、热电用料、太阳星能電池、储氢用料相应硬质合金用料渗透型等方面将兼备广泛的不确定性app币值,Mg2Si 贴膜的制法变成了学生深入分析的热点问题。   现下,制取Mg2Si 胶片的技艺步骤重点有电耐腐蚀科技、固相退火处理、原子束概念生長、溅射科技、辉光蓄电池放电科技等技艺步骤[2 - 6]。但由Mg的气液分离器常数低、蒸汽压高,而Mg 又易于释放影响胶片化学成分偏移耐腐蚀计算比等问題,更加二相、多晶Mg2Si 胶片形成沉淀积累难度。智能脉冲光形成沉淀积累( Pulsed Laser Deposition,PLD) 技艺步骤可能担保靶材和胶片化学成分的相同性,在制取化学物质胶片地方享有其特点的优缺点,但现下关干用到PLD 科技在Si 底材上生長Mg2Si 胶片的媒体报道还很鲜见。   这篇文使用PLD 技木,在Si(111) 基片上配制Mg2Si 膜,论述PLD 新工艺设计参数值对Mg2Si 膜配制的损害,依据新工艺设计调优配制获得纯相、构成不匀、表面上凹凸不平的Mg2Si 膜。   实践

  Mg2Si 薄膜的制备采用日本真空设备公司生产的PLVD-362 型PLD 设备,以纯度为99.99%、直径为20 mm 的Mg2Si 为靶材。实验前,沉积所用的Si(111) 基片采用RCA( Radio Corporation of America)法,分别在四氯化碳、丙酮、乙醇、( NH4OH:H2O2:H2O = 1:1:5) 溶液、( HCl:H2O2: H2O = 1:1:5) 溶液、0.5%HF 溶液、去离子水中超声清洗。由于Mg 极易挥发、氧化、冷凝系数低、难沉积的特点,实验在室温、真空下进行沉积,以避免Mg 的挥发、氧化。沉积时系统真空度为10 - 6 Pa,沉积时间为5 h,靶基距为50 mm。沉积过程中采用的激光能量密度为0.94 ~ 2.83 J /cm2,退火温度为300 ~ 600℃,退火气氛为真空或Ar 气,其中Ar 气压强为5 ~20 Pa,时间为15 ~60 min。

  采取印度Rigaku 单位种植的Ultima II 型X 光谱线衍射(XRD) 仪(CuKα) 对膜物相完成浅析,印度Hitachi Seisakusho 单位种植的S-4800 型场射出测试电镜(FE-SEM) 对膜断口完成观擦。采取Veeco单位种植的DI Nanoscope IV 型电子层力电子显微镜(AFM) 在对膜表皮的立即测试激光散斑,赚取真人而多种的三维立体数字图像的短信,为膜的单晶体构造、晶粒大小趋向、表皮底部形态凹凸不平度等调查展示形象的短信。   结论怎么写   用于PLD 办法在Si (111) 基片里能够能够 Mg2Si 保护膜; 在积聚环境环境温度为环境温度,整体正空度为10 -6Pa,离子束养分相对密度为2.36 J/cm2,积聚时段为5 h,靶基距为50 mm,淬火环境环境温度为500℃,淬火气息及压强为Ar 气10 Pa,淬火时段为30 min 水平下能够 的Mg2Si 保护膜晶粒度萌发彻底,排布协调一致,尺寸光滑,保护膜外表光滑度小,与Si 基低外表联系优秀,表层清洗,且保护膜薄厚光滑,约为900 nm。