非晶半导体超晶格喇曼谱中类光学模的研究-中国科技论文在线.PDF

第 12卷 第 7期 半 导 体 学 报 Vd．12，No一7 l991年 7月 CH INESE JOURNAL OF SEM lCONDUCTORS July， l99i 非晶半导体超晶格喇曼谱中类 光学模的研究 程光煦 陈坤基’ 张杏奎’ (南京太学现代分#亍中心 厦固傩_箍结掏物理簧验室’南京，210008) 1990年 8月 15日收到 ，l2月 7．7丑修改定氇 在非晶半导体超晶格喇曼谱中，从 类 光 学 模 (TO-Likemode)的半 高 峰 (硅边)宽 (HwHM、眨峰血置可得到有关徽结构的一系列参置：如键角的变化、牟近界面附近处每个键 的平均畸变能、层闻界面处的张力等物理量、将两组不同调制参数的超 晶格情况对比，可更漪 楚地理解其结构 ，使^们对非晶硅超晶格的散结构有进一步的了解． 一 、 引 言 七十年代以来非晶毪的喇曼谱 已进行了大量的研究，非晶硅喇曼谱的特征是单晶硅 中 520波数处的强尖峰代之 以一个很宽的不对称的弱鼓包，其峰值位置比单晶峰位低数 拾个波数，这种展宽和晶体态密度包络很相似． 我们称它为非晶喇曼谱 中的类光学模 ， 它的蜂位相对于晶态峰位 的红移 以及其半高宽直接地反映了非晶硅 中无序状态的重要信 息．D．Beeman等人 用 Bethe模型推算出无序材辩中平均键角偏差 △日与类光学横 模峰半高宽 r之间的定量关系为：△日一 (r一 7．5)／3(度)，键角畸变引起的平均键能增 量为 u一 3 (r．△∞ (式中 ，r．分别是硅一硅键的力常数和键长，分别取值为 一 9．2×10达因 ／厘米 ，r一 240埃)． 人们利用类 TO 模反映无序结构参数的性质，以此研究非晶晶化 的过程 ；不 同的制 备方法，不同工艺条件对形成非晶结构的影响．近年来 由于非晶多层调制结构，锻晶及纳 米相材料的出现，非晶喇曼谱 中类 TO 模峰的研究又进入了一个新阶段。 ．多层结构 中由于存在畸变更为严重的界面层，因而硅子层 中的无序结构状态与单层非晶硅膜必有 明显差异，这种界面的影响也将在类 TO 模反映的平均无序参数中表现出来．本文将报 道两组参数不同的 a—si：H，a-SiN，：1-1非晶半导体超晶格的实验结果并讨论界面层对于 层无序结构的影响． 二、实 验 及 样 品 室温下的喇曼谱测量仍延用背向散射配置，在激光器出射孔处4880埃(蓝线)功翠不 ’国家亩蒜科学基金资助课题 ． 第 5届全国凝聚杰光学性质学求会 议上的邀请报告 转载 中国科技论文在线 7期 程光煦等：非晶半导体超晶格喇曼谱中类光学稹的研究 大于 300m—W，狭峰峰宽 S，S：，S；，且分别为： 300，400，400，300(m)，积分时间为 1秒的条件下测试，硅单晶 TO 模 520波数处峰强大于 5x 10CPS，而暗计数小于 1z CPS．信号 由 SPEX 1403RamalogSystem 采集 ，数据及 图谱 由 DATA METER Cor mputersystem 处理 ，完 成． 样品的制备与过去的相 同 ，只不过本文中报道的有两组参数不同的非晶硅半导体 超 晶格样品，即 (1)R(NH~／SiI-h一 4：1)不变 ，d,(a-Si：H 子层层厚)变化的样品。(2) 不变，只改变 R的非晶硅半导体超晶格样品 三、结 果 与讨 论