siox薄膜微结构的正电子谱学研究

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1、第11卷第3期南京工程学院学报(自然科学版)Vo1.11.No.32013年9月JournalofNanjingInstituteofTechnology"(NaturalScienceEdition)Sep.,2013文章编号:1672—2558(2013)03—0028—04SiO薄膜微结构的正电子谱学研究马敏阳,段宇(南京工程学院能源与动力工程学院,江苏南京211167)摘要:实验中选择Si(N型,(100面),3~5Q·cm)作为薄膜样品的基底,利用射频溅射方法制备低介电常数非晶SiO(

2、<2)薄膜,并通过真空退火来改变其缺陷态.正电子湮没多普勒展宽能谱(DBS)测量在慢正电子束流装置上进行.正电子湮没结果显示随退火温度增加,SiO薄膜中有纳米晶硅生成,使正电子的捕获缺陷减少,从而使s参数呈下降趋势.关键词:SiO薄膜;射频磁控溅射;退火;正电子湮没;慢正电子束流;多普勒展宽谱;s参数中图分类号:ResearchintoPositronAnnihilationoftheMicrostructureofSiOThinFilmsMaMin—yang,DuanYu(SchoolofEn

3、ergyandPowerEngineering,NanjingInstituteofTechnology,Nanjing211167,China)Abstract:Si(100,3—5n·cm)ischosenasthesubstrateofthinfilmsamplesinthetests.RFmagnetronsputteringmethodisusedtopreparelowdielectricconstantamorphousporeSiOthinfilms,thesurfacedefe

4、ctstatesofwhicharechangedbyusingvacuumannealed.ThepositronannihilationDopplerbroadeningspectrumismeasuredonpositronbeamdevice.TheresuhsofpositronannihilationshowthatasthetemperatureofphotohIminescenceincreases,nano—crystallinesiliconisgeneratedinSiOt

5、hinfilms,whichreducethecapturedefectsofpositron.Thus,Sparametersshowatendencytowardsdecline.Keywords:SiOfilms;RFmagnetronsputtering;photolumixtescence;positronannihilation;slowpositronbeam;Dopplerbroadeningspectrum(DBS);Sparameter非晶硅氧化物(SiO)是一种具有稳定性好

6、、工艺重复性好,并且可与集成电路兼容的材料,作为气体阻隔涂层、传感器、发光器件和低介电常数(1ow—k)绝缘膜广泛应用在硅器件和集成电路方面.如今国内外已有诸多生长纳米晶硅或纳米晶硅镶嵌在介质中(如非晶硅a—si:H、氧化硅SiO或氮化硅SiN)的薄膜的方法,如化学气相沉积(CVD)、射频溅射、硅离子注入SiO等方法.SiO薄膜的孑L隙与获得低介电常数有直接关系,对其热稳定性及电学性能也有影响¨J.因此研究SiO薄膜的微结构有非常重要的意义.正电子湮没谱学方法是研究材料微结构以及薄膜科学的独特分

7、析方法,可直观和半定量地提供材料中微观缺陷开空间尺寸、浓度及分布的信息,尤其是在半导体si材料微结构和晶体缺陷的研究工作中得到了充分的发挥J.慢正电子束技术具有能量单色性及连续可调等优点,因此可以分层探测固体内部局域电子密度和动量分布,从而得到近表面、薄膜和界面微结构和相变的许多信息.慢正电子湮没实验收稿日期:2013一O8—12;修回日期:2Ol3一o9—05基金项目:南京工程学院校级科研基金项目(QKJB2011006)作者简介:马敏阳,硕士,助教,研究方向为核工程与核技术.E-mail:m

8、yxiaoshijie@163.com第11卷第3期马敏阳,等:SiO薄膜微结构的正电子谱学研究29中,正负电子遵守能动量守恒原理,湮没后产生的2个光子能量分别变成E=511keV+Pc/2和E=511keV—Pc/2(式中P是电子一正电子对的动量的纵向分量),能谱上511keV峰会被展宽,这就是正电子湮没的多普勒展宽谱,它主要反映介质中湮没电子的动量信息.多普勒展宽谱分析最常用的方法为线型参数分析法,

9、s为常用参数.s参数定义为511keV峰中心区的计数与峰总计数之比,s参数的变化主要反映正电

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