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关键词：
微波消解,电感耦合等离子-原子发射光谱法,芍药,微量元素
发表时间：
2011-12-21 15:27:34
摘 要 利用射频磁控反应溅射方法制备富硅的氮化硅薄膜。衬底材料为抛光的硅片, 靶材为硅靶, 在ArN2 气环境下, 通过改变两种气体的组分比来改变样品成分, 并在高纯N2 气氛下对其进行高温退火处理。用X 射线光电子能谱(XPS) 和X 射线衍射(XRD) 对样品进行了表征, 并测试了样品的光致发光谱( PL) 。实验结果表明: X 射线光电子能谱中出现了Si —N 键合结构, 同时还有少量的Si —O 键生成, 通过计算得出Si/ N比值约为1151 , 制备出了富硅的氮化硅薄膜; 薄膜未经退火前, 在可见光区域没有观察到明显的光致发光峰, 经过高温退火后, XRD 中新出现的衍射峰证实了纳米硅团簇的生成, PL 图谱中在可见光区域出现了光致发光峰的蓝移现象, 结合XRD 结果, 用纳米晶的量子限域效应对上述现象进行了合理解释。
在半导体领域, 尤其是Canham[1 ] 发现多孔硅室温下发射可见光以及出现纳米硅薄膜的报道以来, 人们开始普遍关注硅纳米器件[2 ] 的发展。小的硅纳米颗粒具有量子限域效应[3 ] , 包括光学能隙宽化、可见光光致发光、共隧道效应等,大的纳米硅颗粒和高的结晶度意味着薄膜中存在着更少的非晶结构和空隙, 从而使薄膜具有更好的电学特性[4 ] 。这些特点使得硅纳米器件在发光二极管[5 , 6 ] 和光电子集成技术等光电领域中发挥着重要的作用。
由于氮化硅具有较高的介电常数(大约6～9) 、非常高的掩蔽能力、对钠和水汽扩散的阻挡能力等优点, 它作为一种薄膜材料被广泛应用于半导体器件以及集成电路领域中。氮化硅的主要应用是可以作为绝缘膜、各种敏感膜层、抗蚀层、钝化保护膜、掩蔽模以及封装材料等[7 ] 。例如, 氮化硅
在发光二极管中既作为光刻掩膜, 又作为最后器件的保护层。由于氮化硅的隧穿势垒比氧化硅要低, 有利于载流子的注入, 在电致发光器件的应用中, 可以用来作为包埋硅团簇的典型材料[8 ] 。含有纳米硅的氮化硅薄膜的发光峰位的蓝移对于全色显示技术的发展具有重要的意义。某些研究小组开
始对包含硅量子点的氮化硅薄膜在室温下的可见光发光机理进行探讨, 通过比较两种发光机制, 即薄膜中的缺陷发光和Si 量子点的量子限域效应, 发现后者的解释更有说服性[9 , 10 ] 。
氮化硅薄膜的制备有很多方法, 常见的制备方法有直接氮化、物理气相沉积、化学气相沉积等。如低压化学气相沉积(L PCVD) 、等离子化学气相沉积法( PECVD) 、电子回旋共振等离子体增强化学气相沉积( ECR2PECVD) 和反应溅射等, 以前的研究工作主要是使用PECVD 法制备氮化硅薄膜, 而对磁控反应溅射方法的研究很少, 本文针对上述情况, 设计了几种方案, 探索磁控溅射的工艺条件, 并研究高温处理和溅射气氛对氮化硅薄膜的光致发光影响。
由于氮化硅具有较高的介电常数(大约6～9) 、非常高的掩蔽能力、对钠和水汽扩散的阻挡能力等优点, 它作为一种薄膜材料被广泛应用于半导体器件以及集成电路领域中。氮化硅的主要应用是可以作为绝缘膜、各种敏感膜层、抗蚀层、钝化保护膜、掩蔽模以及封装材料等[7 ] 。例如, 氮化硅
在发光二极管中既作为光刻掩膜, 又作为最后器件的保护层。由于氮化硅的隧穿势垒比氧化硅要低, 有利于载流子的注入, 在电致发光器件的应用中, 可以用来作为包埋硅团簇的典型材料[8 ] 。含有纳米硅的氮化硅薄膜的发光峰位的蓝移对于全色显示技术的发展具有重要的意义。某些研究小组开
始对包含硅量子点的氮化硅薄膜在室温下的可见光发光机理进行探讨, 通过比较两种发光机制, 即薄膜中的缺陷发光和Si 量子点的量子限域效应, 发现后者的解释更有说服性[9 , 10 ] 。
氮化硅薄膜的制备有很多方法, 常见的制备方法有直接氮化、物理气相沉积、化学气相沉积等。如低压化学气相沉积(L PCVD) 、等离子化学气相沉积法( PECVD) 、电子回旋共振等离子体增强化学气相沉积( ECR2PECVD) 和反应溅射等, 以前的研究工作主要是使用PECVD 法制备氮化硅薄膜, 而对磁控反应溅射方法的研究很少, 本文针对上述情况, 设计了几种方案, 探索磁控溅射的工艺条件, 并研究高温处理和溅射气氛对氮化硅薄膜的光致发光影响。
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