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