《磁控溅射法合成纳米βFESILT2GTαSI多层结构》由会员分享，可在线阅读，更多相关《磁控溅射法合成纳米βFESILT2GTαSI多层结构（60页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、人连理I 一人学硕士学位论文摘要为了实现间接带隙材料一硅的高效发光，人们在材料工程方面探索具有直接带隙的半导体材料。 3 - F e S i 2 是少有的几种半导体型金属硅化物，它是一种环境友好的半导体材料，具有O 8 5 0 8 9 e V 的直接带隙，可在S i 表面外延生长，近年来作为一种很有前途的光电材料而被广泛研究。然而大量的研究发现，制备的1 3 - F e S i ：薄膜存在着晶体质量不高、膜基结合不好的缺点，因此颗粒化及非晶化正在成为提高其应用性能、改善薄膜质量及膜基界面失配度的有效途径。本次论文工作的目的是利用1 3 - F e S i 2 a S i 多层结构来实现1 3
2、- F e S i 2 颗粒的纳米化和高密度。 本论文采用射频磁控溅射的方法在单晶S i 基体上沉积F e S i 多层膜，通过一定的退火工艺，合成纳米1 3 - F e S i 2 a S i 多层结构，并利用透射电子显微镜、高分辨电子显微术、X 射线衍射等分析手段，研究了多层结构和制备工艺之间的相互关系。同时还测量了样品的带隙宽度和光致发光信号。研究结果表明，通过磁控溅射制备的F e S i 多层膜平整度较好，此时F e S i 多层膜中的s i 是呈非晶态，沉积的F e 与s i 层化合直接得到D F e S i 2 相小颗粒，未经退火直接就得到D F e S i 2 a S i 结构。
3、颗粒尺寸在2 0 n m 以下，远小于5 0 n t o 的尺寸限，满足产生量子限制效应的要求。颗粒的形状不是很规则，0 - F e S i 2 颗粒和s i 之间没有明显界面。样品经过1 小时的退火，硅化物层会逐渐断裂，团聚生长。而到了8 小时，颗粒已经基本由H I J H ) J 沉积时的不规则形状变成了椭圆形甚至圆形，边缘清晰，团聚生长的现象已经很明显，颗粒尺寸最大可达l O O n m 左右。1 3 - F e S i 2 相成分没有发生变化。红外吸收结果显示B F e S i 2 具有直接带隙结构，带隙能量在O 8 5 - 0 8 8 e V 之间，未退火时p F e S i 2 相
4、颗粒尺寸在2 0 n m 以下，颗粒尺寸小导致发光蓝移，带隙宽度变大，E ! 值近似o 9 4 e V 。经过8 5 0 。C 的真空退火处理后，颗粒尺寸变大，蓝移效果消失，彰值在0 8 8 e V 附近，与B F e S i 2 的带隙宽度O 8 5 0 8 7 e V 较为接近。首次在室温下观察到了低信号强度的1 3 - F e S i 2 光致发光信号，详细分析了这一发光信号来源的可能性，并讨论了退火对B F e S i 2 光致发光信号的影响。此外由于受到p 相颗粒体积和连续性的影响，本次实验所测得的光致发光信号强度较弱。关键i t , q ：1 3 - F e S i ，；磁控溅射；
5、透射电子显微镜磁控溅射法合成纳米1 3 - F e S i 2 a - S i 多层结构N a n o D F e S i j a S il a y e r e dc o n s t r u c t i o np r e p a r e db ym a g n e t r o ns p u t t e r i n gA b s t r a c tM a n ye f f o r t sh a v eb e e nm a d et oe x p l o r ed i r e c t g a ps e m i c o n d u c t o rm a t e r i a l s ，s ot h a
6、 thJ 【g he f f i c i e n tl u m i n e s c e n c eo ft h ei n d i r e c t - g a ps e m i c o n d u c t o r s i l i c o nc a nb ea c h i e v e d D F e S i 2 ，a sa ne n v i r o n m e n t a l - f r i e n d l ym a t e r i a lw h oh a sad i r e c t - g a po f0 8 5 e V 0 8 9 e V ，i so n eo ft h eu n c o m
7、m o ns e m i c o n d u c t o rm e t a ls i l i c i d e s p F e S i 2 ，a l s oap r o m i s i n gp h o t o e l e c t r o nm a t e r i a l ，c a nb ee p i t a x i a l l yg r o w no ns i l i c o ns u r f a c e sa n dh a sb e e ne x t e n s i v e l ys t u d i e d H o w e v e r , al o to fs t u d i e sh a
8、v es h o w nt h a tt h ep r e p a r e d1 3 - F e S i 2t h i nf i l m sh a v ed i s a d v a n t a g e sl i k eb a dc r y s t a lq u a l i t i e s ，l o wf i l m - s u b s t r a t eb i n d i n gf o r c ea n ds oo n T h u s ，g r a n u l a t i o na n dv i t r i f i c a t i o na r e t w oe f f e c t i v e
9、w a y so fi m p r o v i n gi t sa p p l i c a t i o np r o p e r t i e s ，e n h a n c i n gt h ef i l mq u a l i t ya n dd e c r e a s i n gt h em i s f i tb e t w e e nt h ef i l ma n ds u b s t r a t e T h eo b j e c to ft h i se x p e r i m e n ti st or e a l i z et h en a n o c r y s t a l l i z
10、 a t i o na n dh i g hd e n s i t yo ft h e1 3 - F e S i 2p a r t i c l e s F e S im u l t i l a y e rf i l m sw e r ef a b r i c a t e do nS i ( 1 0 0 ) s u b s t r a t e su t i l i z i n gt h er a d i of r e q u e n c ym a g n e t r o ns p u t t e r i n gs y s t e ma n dt h e ns o m eo ft h e mw e
11、 r ev a c u u l na n n e a l e d S i B F e S i 2s t r u c t u r ew a sf o u n di nt h ef i l m sa f t e rt h ed e p o s i t i o n As e r i e so fc h a r a c t e r i z a t i o nm e t h o d sw e r ee m p l o y e d i n c l u d i n gt r a n s m i s s i o ne l e c t r o nm i c r o s c o p ya n dH i g h r
12、 e s o l u t i o nt r a n s m i s s i o ne l e c t r o nm i c r o s c o p y ，t oe x p l o r et h ed e p e n d e n c eo ft h em i c r o s t r u c t u r eo f1 3 - F e S i 2f i l mo nt h ep r e p a r a t i o np a r a m e t e r s n l eb a n dg a pa n dp h o t o l u m i n e s c e n c es i g n a lw e r ea
13、 l s om e a s u r e d I tw a sf o u n dt h a ts a m p l e so fF e S im u l t i l a y e rf i l m sp r e p a r e db ym a g n e t r o ns p u t t e r i n gh a v eg o o ds m o o t h n e s sa n dc o n t i n u i t y , i nw h i c ht h es i l i c o ni sa m o r p h o u s D F e S i 2p a r t i c l e sw e r ef o
14、 r m e da f t e rt h ed e p o s i t i o nw i t h o u ta n n e a l i n g w h o s es i z ei sl e s st h a n2 0 u r nm u c hl e s s t h a nt h ec r i t i c a ls i z eo f5 0 u r n ，w h i c hm e e t st h er e q u i r e m e n to ft h eq u a n t u mr e s t r i c f i o ne f f e c t T h es h a p e so fp F e
15、S i 2p a r t i c l e sa r en o tr e g u l a r ，a n dt h e r ea r en oa p p a r e n ti n t e r f a c eb e t w e e ns i l l c i d ep a r t i c l e sa n ds i l i c o n A t i e ra n n e a l i n gf o rl h r 。s i l i c i d el a y e rf i r s tb r o k et h e nc o n g l o b a t e l yg r e wu p W 1 l i l ea n
16、 n e a l i n gf o r8 h r s s m a l lp a r t i c l e sh a v eg r o w nu pt oe c l i p s e e v e nc i r c l es h a p e sw i t ht h es i z eu pt o1 0 0 n m T h ec o m p o s i t i o n so f6 F e S i 2p h a s eh a sn oc h a n g e T h ei n f r a r e da b s o r p t i o nr e s u l t ss h o w st h a t6 一F e S i 2h a sd i r e c t g a po f0 8 5 e V - 0 8 9 e V B F e S i 2p a r t i c l e so ft h eu n a n n e a l e ds a m p l e sa r eb e l
