从热蒸发多孔氧化硅薄膜表面形貌研究其生长机理.pdf

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1、从热蒸发多孔氧化硅薄膜表面形貌研究其生长机理／赵丽特等·37·从热蒸发多孔氧化硅薄膜表面形貌研究其生长机理赵丽特，范东华，朱慧群，罗坚义，王忆，龙拥兵，文铨(五邑大学应用物理与材料学院，江门529020)摘要薄膜的表面形貌与生长机理相关，因此可以通过研究薄膜表面形貌的演变来外推其生长机理。利用热蒸发法在硅片上制备了纳米多孔二氧化硅薄膜，利用扫描电镜(SEM)和x射线能谱(EDS)对不同样品的形貌、成分进行了表征。研究发现所制备的薄膜是由线状结构或直立的片状结构所构成的多孔结构。利用马拉高尼效应和润湿理论，对薄膜的气一液一固生长机理和氧化物辅助生长机理进行了探

2、讨。关键词薄膜多孔氧化硅纳米线纳米片生长机理中图分类号：TB321文献标识码：ADOI：10．11896／j．issn．1005—023X．2015．12．009StudyonGrowthMechanismfromMorphologyofPorousSilicaFilmsDepositedbyThermalEvaporationZHAOLite，FANDonghua，ZHUHuiqun，LUOJianyi，WANGYi，LONGYongbing，WENQuan(SchoolofAppliedPhysicsandMaterials，WuyiUniversity

3、，Jiangmen529020)AbstractBecausethesurfacemorphologyofthefilmiscorrelatedwithitsgrowthmechanism，itsgrowthmechanismcanbededucedfromtheevolutionofthesurfacemorphology．PoroussilicafilmswerepreparedonSisub—stratesbythermalevaporationdepositionmethods．Thesurfacemorphologyandcompositionof

4、differentsamplesweredescribedbymeansofscanningelectronmicroscopeandX-rayenergydispersivespectroscopy，whoseresultsindicatedthepreparedsampleshaveporousstructurecomposedofnanowiresorstand-upnanosheets．Thegrowthmechanismsoffilms，includingthevapor-liquid-solidmechanismandoxide-assisted

5、growthmechanism，werealsodiscussedbyMa—rangonieffectandwettingtheory．Keywordsthinfilms，poroussilica，nanowires，nanosheets，growthmechanism膜由于特殊的纳米尺度空洞的微观结构而具有许多优异的0引言性能，可用作宽带减反射膜、低介电常数绝缘层、声阻抗耦合薄膜的表面形貌及各种表面缺陷和材料的性质及应用材料、高效绝热层、防眩光涂层、超高速集成电路基片以及过有密切关系[1]，从薄膜生长的角度看，薄膜的形核和生长行滤薄膜、分离薄膜、催化薄膜等

6、，因此纳米多孔SiO。薄膜的为决定薄膜的表面状态，进而影响薄膜的特性。薄膜成核长制备与性能表征备受关注_9，但是对多孔Si0薄膜的形大的具体过程包括：原子沉积到衬底、从衬底再蒸发、互扩散成和生长的研究还远远不足。(在衬底表面、晶核表面、界面处扩散)、成核、长大等。这些本工作利用热蒸发法在Si片上制备了纳米多孔SiO。薄过程都是随机过程，受到不同的制备方法、生长条件和衬底膜，根据分形理论(分形是图形中整体和局部有某种方式相材料等因素的影响，因此薄膜生长动力学的研究过程相当复似的形)，对不同放大倍数的SEM图片整体和局部进行了详杂。Herring~z]认为，薄膜

7、的表面形貌是与生长机制相关的，细的分析。经过分析其表面形貌，采用气一液一固(Vapor-li-可以通过研究薄膜表面形貌的演变来外推其生长机理。随quid-solid，VLS)生长机理和氧化物辅助生长机理(Oxide-as—着目前检测手段的不断进步，可以获得非常清晰的微观图像sistedgrowthmechanism)研究多孔SiO2薄膜的生长机理。为研究表面形貌和生长机制提供依据。利用润湿理论，对薄膜的VLS生长机理和氧化物辅助生长自从1990年Canham观测到多孔硅的发光现象以来L3]，机理的关系进行了探讨。类比酒腿(也叫酒泪)现象，利用马多孔硅、硅纳米

8、线、氧化硅纳米线及非晶Si／SiO2薄膜等硅基拉高尼