Si纳米点表面形貌的影响.pdfVIP

助 材 料 2012年第10期(43)卷 溅射气压对 Ge／Si纳米点表面形貌的影响 叶小松 ，王 茺，关中杰，靳映霞，李 亮，杨 宇 (云南大学 工程技术研究院，光 电信息材料研究所 ，云南 昆明650091) 摘 要： 利用磁控溅射技术在 Si(100)衬底上直接外 结论，并且发现 Ge的溅射速率 比Si的溅射速率大 。 延生长一 系列不 同压强 下的 Ge纳米点样 品，并利 用 本文采用磁控溅射技术，系统研究了溅射压强 的改变 AFM 、Raman和 XRF对 Ge纳米点样品形貌和结构进 对硅衬底上外延生长锗纳米点形貌 的影响，探索 了利 行 了研究。结果表 明Ge薄膜表面粗糙度在某一临界 用磁控溅射技术在 si基上生长 Ge量子点的可能性 。 压强下发生突变，高能粒子热化 的临界值与这种转变 2 实 验 密切相联 ；分析讨论 了Ge岛在不 同溅射气压下的生 长过程 ，在一定范围随着压强的增大会显示典型生长 在 FJL560m型超高真空磁控与离子束联合溅射 阶段的特征。 设备上制备样品。溅射所需靶材为高纯 圆柱形 Ge靶 关键词 ： 磁控溅射；Ge／Si纳米点 ；表面形貌 ；热化 (纯度 99．99 )。衬底为 P型 Si(100)抛光片 ，其电阻 中图分类号 ： 0484．1 文献标识码 ：A 率为 0．001～0．005Q ·cm，厚度为 0．40mm。Si衬底 文章编号 ：1001—9731【2012)1O一1230—05 的预处理是按标准 Shiraki方法清洗，清洗后在浓度为 1O 的HF酸溶液 中漂洗 30s，然后用高纯 N 吹干 ， 1 引 言 将衬底放人磁控溅射真空腔。样品生长前 ，真空腔系 Ge与 Si同属Ⅳ族元素 ，具有相 同的共价键结构 ， 统的本底真空度抽至 3．0×10 Pa以下，温度加热至 并且能够完全互熔 ，易于外延生长 。Ge／Si材料在一 700℃，此时通人 Ar气 。控制不同氩气压强分别为 定范围内能与 Si的大规模集成 电路的工艺兼容 。由 0．2、0．6、0．8和 1．2Pa，溅射过程中采用射频溅射设备 于 Ge与 Si的晶格常数失配度为 4．17 ，在异质外延 生长 ，溅射功率为 50W，生长时间均为 120s，制得样 品 Ge／Si应变层 ，特别是在高 Ge组分和高温生长时，常 分别编号为 a、b、C和 d。 常会遇到表面起伏或 岛状生长 的情况 ，自从 Eagle— 样品表面形貌 的表征是在 SPA一400SPM 型原子 sham等 用 TEM证实无位错 的Ge岛以来 ，这种通 力显微镜 (AFM)上进行的，并通过 AFM 截面分析软 过Strnaski—Krastna．v(S—K)生长模式得到的具有纳米 件统计获得量子点尺寸和接触角的大小 。Raman光 尺寸的岛状结构，近 10多年来引起人们广泛的研究兴 谱测量手用是 Renishaw公司生产的invia共焦型显微 趣[2-43。 拉曼光谱仪在室温下进行，用 514．52nm激光作为光 国内#bN用磁控溅射技术制备生长 Ge量子点的 源 ，入射到样品的功率为 20mW，聚焦光斑直径约为 报道很少 ，夏 中高等[5利用磁控溅射在 SiO ／si表面 8O m，光谱分辨率为 1era．一。X射线荧光光谱使用 制备出尺寸均匀密度高 的锗纳米点。B．Pivac等_l6报 ZSX100型波长色散式 X射线荧光光谱仪恒温 36．5℃ 道了磁控溅射不 同衬底温度下锗 岛 自组织生长 的情 下测量，入