sioltxgtnltygt和sicltxgtnltygt薄膜中氮流失的研究

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1、摘要随着纳米技术的迅速发展，半导体纳米晶成为很有潜力的未来的光电材料。硅氧氮和硅碳氮薄膜均是三元薄膜，它们可调节的成分范同大且相组成复杂，在退火过程中硅氧氮和硅碳氮薄膜容易发生氮流失，生成硅单质和碳化硅。这将成为一种新型的制备纳米晶的方法。本文采用射频磁控溅射的方法，通过改变靶材以及氩气和氮气的流量比制备了一系列不同成分的硅氧氮和硅碳氮薄膜，并对薄膜进行了不同温度的退火。研究了薄膜的成分(EDS)变化，并进行了表面价态(XPS)，表面键(FTIR)，微观结构(TEM)，发光性能(PL)分析。氩气和氮气的流量比是影响薄膜成分的最重要参数。研究发现，只有该流量比

2、处于最佳值8／2时，才会使硅氧氮薄膜的氧含量最低，氮含量最高，此时样品的发光强度也最高。这是由心+和N一的不同溅射能力造成的。靶材也是影响薄膜成分的重要参数。与氮化硅靶相比较，使用纯硅靶溅射得到的硅氧氮薄膜中氧含量要低的多，这是由于二者的溅射速率不同所导致的。前者的溅射速率低，在缓慢沉积的过程中必然会有较多的氧掺杂进入薄膜中。对硅氧氮薄膜进行退火，温度越高，氮流失程度越大，而保温时间对氮流失程度的影响不大。在1000℃进行退火时有硅悬键引起的可见光发射，但是进行1100℃退火后由于掺杂的氧与硅悬键结合，充当发光中心的缺陷减少，发光强度降低甚至消失。在1000

3、℃退火后硅碳氮薄膜中的氮基本完全流失，形成了高密度的SiC量子点并观察到了紫外光和可见光。紫外光是由于缺陷导致的，可见光的发光原因与SiC纳米晶的量子限制效应有关。关键词：硅氧氮硅碳氮磁控溅射退火SiC量子点ABSTRACTWiththedevelopmentofnanotechnology,nanocrystalshavebecomethepotentialphotoelectricalmaterials．SiOxNyandSiCxNysystemshavealargevariablerangeofcompositionandadjustablephase

4、structures，especially,duringtheannealingprocess，thenitrogenelementiseasytoescape，whichleadstoSiorSiCnanocrystalsleftintheoxidematrix．Itisdestinedtobeanewmethodoffabricatingnanocrystals．Inthisresearch，aseriesofSiCxNvandSiOxNvthinfilmswithdifferentcompositionsweredepositedbyreactiver

5、．￡magnetronsputteringbychangingthetargetandratiooftheflowrateofArandN2．Thenthefilmswereannealedatdifferenttemperatures．XPS，FTIR，TEMandPLwereadoptedtoinvestigatethestructreandbondtypesofthematerials．TheratiooftheflowrateofArandN2isthemostimportantparameterwhichaffectsthecompositions

6、ofthefilms．Itwasfoundthattheatomicpercentageofoxygenisthelowestandnitrogenisthehighestonlywhentheratiois8／2．Inthiscase，thePLintensityofthefilmsisthehighest．ThecompostionchangearisesfromthedifferentsputteringcapabilitiesofAr+andN一．Targettypeisalsoanimportantfactoraffectingthecomposi

7、tionoffilms．Comparedwithsilicontarget，theatomicpercentageofoxygeninthefilmspreparedwithSi3N4targetwasmuchhigher,whichisattributedtOthedifferentsputteringratesofthetwokindsoftargets．ThesputteringrateofSi3N4islower,SOmoreoxygenatomsweredopedintothefilmsinthelongerprocessofdeposition．

8、Ascomparedwithannealingtim