GeSi纳米多层膜的埋层调制结晶研究.pdfVIP

助 能 材 料 Ge／Si纳米多层膜的埋层调制结晶研究。 茺2，杨 宇2 杨瑞东1一，陈寒娴2，邓荣斌2，孔令德2，陶东平1，王 3．红河学院物理系，云南蒙自661100) 摘 要： 采用磁控溅射设备，当衬底温度为500℃ 厚度与非晶，微晶相变之间存在密切的关系[1朝。这些研 究都从不同方面表明在Ge／Si多层膜中，子层的沉积厚 时，在Si(100)基片上磁控溅射生长Ge／Si多层膜样 品。使用Raman，AFM和低角X射线技术对样品进度影响着晶粒的尺寸及空间分布。本文采用磁控溅射 行检测和研究，结果表明通过控制Ge埋层的厚度，可 技术，从改变Ge子层溅射厚度的设想出发，在基片温度 以调制Ge膜的结晶及晶粒尺寸，获得晶粒平均尺寸 和空间分布较均匀的多晶Ge／Si多层膜。 AFM和低角X射线技术对样品进行研究，结果表明通 关键词： Ge／Si纳米多层膜；埋层；纳米晶粒 过控制Ge分层的厚度，可以控制调节Ge的结晶及晶粒 中图分类号：0484．4 文献标识码：A 尺寸，适当的Ge埋层厚度可获得晶粒平均尺寸和空间 文章编号：1001-9731(2008)02-0328-03分布均匀性较好的多晶Ge／si多层膜。 1引言 2实验过程 在纳米材料中，纳米颗粒的结晶性、尺寸分布和空 采用FJL560Ⅲ型超高真空磁控与离子束联合溅射 间分布是决定其电学和光学性质的关键因素。已表明 设备制备Ge／Si多层膜样品。靶材为高纯Ge圆柱形靶 纳米晶体薄膜构成中并非只有一种晶粒尺寸，纳米晶 粒尺寸不均匀，具有一定的分布[1]，因此，纳米材料的 射气体为高纯氩气(纯度99．999％)，本底真空度优于 可控生长是纳米研究的重要方面，王占国[23较为系统 地论述了半导体纳米结构的可控生长，衬底温度[3一]及 气相空间各种活性基团的相对浓度[5]对薄膜的晶化及 经清洗放人生长室，基片温度为500℃。射频溅射si层 晶粒的生长不可忽视。自P．Sutter等【6]采用磁控溅功率为200W，直流磁控溅射＆层功率为50W。实验中 射技术生长出Si。GeJSi(100)超晶格以来，溅射方法 用射频磁控溅射30nm厚的一层si缓冲层。作为对比， 受到人们越来越多的重视口’8]。同分子束外延和化学 气相沉积等其它制备技术相比，磁控溅射的优点是能 溅射10个周期的Ge／si多层膜，si层溅射厚度标定为 实现工业化生产、低成本，生长的薄膜附着力较好，但 在溅射生长过程中，对薄膜的晶化，及其纳米晶粒的平 记作样品3#、40、5#。 均尺寸以及空间分布较难控制。虽然在高温条件下生 长容易结晶，但易发生自掺杂、晶片扭曲、龟裂等现象， 射仪测试Ge／Si多层膜的低角X射线衍射，获取样品 因此Xuan Yan等[9]，张晓丹【lo]对在低温下溅射功率的周期厚度和硅锗分层厚度。射线源为Cu靶Ka线， 与薄膜结晶性的问题进行了研究，表明随着溅射功率 的增加，晶粒的取向趋向一致，结晶性都明显提高；宋 超等[11]研究了离子束溅射生长过程中束流的变化对共聚焦显微喇曼光谱仪检测样品的结晶性喇曼光谱， Si薄膜结晶性和结构的影响，在低温下采用低柬流生 SPM 长可提高Si薄膜的晶化率，经退火后也能改善Ge晶rlm。样品的表面形貌分析在日本精工SPA一400 粒平均尺寸[1幻。目前对薄膜的结晶性及其晶粒平均 unit扫描探针显微镜上进行。所有的测试均在室温下 尺寸的研究已取得较好的结论，但对晶粒的尺寸分布 进行。 和空间分布依然需要进行大量的工作。