碳离子注入a-SiNx:H的结构与发光特性的研究
SiCN晶体薄膜自1996年左右被发现和确认以来，以其在力学、热学、光学和电子学等方面所具备的优异性质，成为众多科研人员竞相研究的热点。CVD的方法被普遍用来制备SiCN薄膜，但是化学变化及局部结构较难控制，因而对SiCN薄膜结构与发光等各项性能之间关系的研究都未取得良好的效果。本课题组用C+离子注入a-SiNx∶H薄膜得到局部结构重组的SiCxNy薄膜，进一步研究其结构与发光特性。常温下，把能量为30keV，剂量为2×1017cm-2的C+离子，注入由低压化学气相沉积(LPCVD)制备的纳米硅镶嵌的a-SiNx∶H薄膜。然后选择氩气作为保护气，把薄膜分别置于600，800，1000，和1200℃的管式高温炉中，进行2小时的退火处理。本文用AES，Raman，XPS，XRD和低温光致发光光谱等分析手段对薄膜结构、成份及发光特性进行了测量与分析，得到了以下结论：
1.当碳离子注入氮化硅薄膜未退火时，在薄膜浅表层由于C离子大量积聚形成注入层，其中C离子大量以单质的形态存在，原有SiNx结构因碳离子注入而破坏。
2.然而经800℃的高温退火后，薄膜结构发生了较大的变化，注入的C+迅速扩散至薄膜内层，与Si、N等元素发生反应，形成了含有三种元素的复杂网络结构。并且在一定的硅、碳、氮元素配比下，经过合适的温度退火后，有利于非晶SiCxNy生成，生成的SiCxNy薄膜是由Si-N，C=N及N-Si键构成复杂网络结构，它是通过N原子桥接Si原子和C原子形成的三元SiCxNy结构。
3.光致发光光谱不仅说明SiCN在低温下具备良好的发光特性，同时从另一方面证明经800℃高温退火的薄膜，不仅存在SiC和SiNx结构，在薄膜深层形成了SiCxNy的三元结构。
4.XPS、AES的测试结果表明：不仅在碳离子注入区存在SiNx结构，而且在碳离子非注入区，即样品深层处还有大量的氮化硅薄膜，这是退火后样品的光致发光谱的420nm(2.95eV)主峰位与原氮化硅样品一致的原因。
- 作者：
- 陈超
- 学位授予单位：
- 中国科学院研究生院物理科学学院
- 专业名称：
- 凝聚态物理
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2007年
- 导师姓名：
- 刘渝珍
- 中图分类号：
- TB383
- 关键词：
- 离子注入
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