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立方氮化硼金半接触的特性研究及硅量子点的制备

赵卫平  
【摘要】: 立方氮化硼(CBN)是一种超硬宽带隙材料,不仅具有仅次于金刚石的硬度、在高温下有强的抗氧化能力、不易与铁族金属反应,因此可用于切削工具等,而且,能够实现n型或p型掺杂,在电子学和光学器件等方面有着广泛的应用前景。CBN薄膜的制备和性质研究一直是国际材料科学界的研究热点和难点之一。本文主要研究了高质量半导体CBN薄膜的制备以及BN肖特基结的特性。 用射频磁控溅射(RF)方法在硅衬底上沉积了氮化硼薄膜。对CBN薄膜进行了离子注入掺杂,以硫(S)作为掺杂剂,获得了CBN薄膜的N型掺杂。通过对几种样品薄膜进行不同剂量的S掺杂,研究了立方相含量相同:20%,掺杂剂量不同时的I-V曲线,得出掺杂剂量为5*1015 ions/cm3时,电导率最大,发现掺杂剂量越大越容易形成立方相氮化硼。并用KEITHLEY 4200测试薄膜的I-V特性,通过观察I-V特性曲线发现立方相含量越大,曲线的整流特性越明显。掺杂剂量相同:5*1014 ions/cm3,改变薄膜的立方相含量,发现立方相为40%时曲线的整流特性越明显。通过I-V曲线的测量分别分析了退火温度、掺杂剂量对金半接触的影响,发现当对薄膜进行退火后能实现接触特性的转变。 硅是具有良好半导体特性的材料,是微电子的核心材料之一。可硅材料不是好的发光材料。只有当硅纳米微粒的尺寸小到一定值时,才可在一定波长的光激发下发光。硅纳米晶薄膜发光材料在实现微电子技术向光电子集成技术发展中具有重大意义,因此一直是人们不懈追求的目标。 本论文中用射频磁控溅射的方法,通过退火来制备硅量子点,以纯硅为靶材,硅片为衬底,工作气体为氧气和氩气的混合气体。通过改变氧气比例、溅射功率、退火温度,保持衬底温度、工作气压、和其它条件不变来找到制备硅量子点的最佳条件。此外对制备的薄膜进行了FTIR、XPS、拉曼等测试。研究结果显示工作气体中氧气比例的变化导致了峰位的移动,随着氧气含量在工作气体中的增大弯曲振动模式的峰向高波数方向移动,随着退火温度的增加,810 cm?1处的峰逐渐减小,并且向高波数方向移动,这个现象也说明了薄膜在退火过程中发生了相分离。通过对XPS图的分析得到硅氧的原子比大约是1:1,这个结果表明对薄膜进行退火后氧化硅薄膜是富硅氧化物。最后用拉曼图谱得到了晶粒的尺寸大小约为7nm。


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