脉冲溅射功率对含硅量子点sicx薄膜的结构和光学特性的影响

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1、r脉冲溅射功率对含硅量子点SiCx的结构和光学特性的影响赵飞杨雯莫镜辉张志恒杨培志可再生能源材料先进技术与制备教育部重点实验室云南师范大学太阳能研宄所摘要：采用射频和脉冲磁控井溅射法并结合快速光热退火法制备了含硅量子点的SiCx薄膜.采用掠入射X射线衍射、喇曼光谱、紫外-可见-近红外分光光度计和透射电子显微镜对薄膜进行表征.研宄了脉冲溅射功率对薄膜中硅量子点数量、尺、？、晶化率和薄膜光学带隙的影响.结果表明：当溅射功率从70W增至100W时，硅量子点数量增多，尺寸增至5.33™，晶化率增至68.67%，而光学带隙则减至1.62eV;随着溅射功率进一步

2、增至110W时，硅量子点数量减少，尺寸减至5.12nm,晶化率降至55.13%,而光学带隙却增至2.23eV.在木实验条件下，最佳溅射功率为100W.关键词：脉冲溅射功率;硅量子点;SiCx薄膜;磁控溅射;快速光热退火;作者简介：赵飞（1990-）,男，硕士研究生，主耍研究方向为碳化硅基硅量子点薄膜材料.Email:fzhaobs@126.com作者简介：杨培志（1966-）,男，博导，博士，主要研究方向为高效太阳能利用材料.Email:pzhyang@hotmail.com收稿日期：2017-07-09基金:国家自然科学基金（No.51362031

3、）InfluenceofPulseSputteringPowerontheStructuralandOpticalPropertiesofSiCxThinFilmsContainingSiliconQuantumDotsZHAOFeiYANGWenMOJing-huiZHANGZhi-hengYANGPei-zhiEducationMinistryKeyLaboratoryofRenewableEnergyAdvancedMaterialsandManufacturingTechnology;Abstract：Inthispaper,theSiCxt

4、hinfilmswithsiliconquantumdotswerepreparedbyRFandpulsemagnetronco-sputteringandrapidthermalannealing.ThefilmswerecharacterizedbygrazingincidenceX-raydiffraction,Ramanspectroscopy,UV/VTS/NTRspectrophotometerandtransmissionelectronmicroscopy.Theeffectsofpulsesputteringpoweronthen

5、umber,sizeandcrystallizationrateofsiliconquantumdotsinthefilmsandtheopticalbandgapofthefilmswereinvestigated.Theresultsshowthatwiththeincreasingofsputteringpowerfrom70Wto100W，thenumberofsiliconquantumdotsincreased;thesizeincreasedto5.33nm;thecrystallizationrateincreasedto68.67%

6、;theopticalbandgapreducedto1.62eV.Whenthesputteringpowerincreasedfurtherto110W,thenumberofsiliconquantumdotsreduced;thesizereducedto5.12nm;thecrystallizationrateofthinfilmreducedto55.13%;theopticalbandgapincreasedto2.23eV.Inthisexperiment,theoptimizedsputteringpowerwas100W.Keyw

7、ord：Pulsesputteringpower;Siliconquantumdots;Siliconcarbidethinfilms;Magnetronsputtering;Rapidthermalannealing;Received：2017-07-090引言与晶硅材料相比，硅纳米材料和硅量子点由于具有大的吸收系数和光学带隙可调等特性，受到了人们的密切关注[1-2].通常，硅量子点主要通过SiCx、SiNx和SiOx等基质获得.与SiNjnSiOx基质相比，5儿、基质的势垒高度更低，有利于载流子的输运.因此，含硅量子点的SiCx薄膜有望应用在光电

8、子器件领域里[3-4].研究发现，采用不同方法制备的富硅SiCx薄膜，其结构和光学特性有较大差异，因此有必要