硅基材料的制备及其性质研究

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1、浙江大学硕士学位论文硅基材料的制备及其性质研究姓名：卢晓敏申请学位级别：硕士专业：材料物理与化学指导教师：杨德仁20040101浙江人学坝十研究生毕业论文摘要作为最重要的半导体材料，硅在微电子等领域具有不可替代的作用。随着科技的发展，硅基纳米材料和薄膜开始在超大规模集成电路、传感器、太阳能电池等领域发挥越来越广泛的作用，特别是在光电集成器件方面，由于可与传统微电子工艺兼容，因而具有广阔的应用前景。在本文中，分别研究了三种具有光电应用前景的材料：氮化硼(BN)纳米棒，纳米硅丝和氮化碳(cN，)薄膜在硅基衬底上的生长及性质。首先，利用等离子体增强化学气相沉积(PlasmaE

2、nhancedChemicalVaporDeposition，PECVD)法在单晶硅片上生长了氮化硼(BN)材料。扫描电子显微(ScanningElectronMicroscopy,SEM)图像、x射线能量色散谱(EnergyDispersivex—raySpectrum，EDX)图和傅立叶变换红外光谱(Fouriertransforminfraredspectroscopy,FTIR)图表明，在一定的生长条件下氮化硼形成由纳米棒搭构而成的网络状结构。纳米棒的直径分布在几十到几百纳米范围，长度为微米量级。对这种特殊形貌的形成机理进行了探讨。本文还利用一步热处理法和快速热

3、处理法分别在预喷过金的硅衬底上成功生长了纳米硅丝。通过对硅基镀金样品不同温度、不同时间的热处理，发现经过1130。C，20mins和1150。C，10milqS热处理后，样品表面分别生长出纳米硅丝(siliconnanowires，SiNWs)。由SEM图像可以看出，硅纳米丝的直径分布为20～250nm、长度分布从几到几十微米，而在其他生长条件下都没有观测到纳米硅丝的生成。另外，通过1150。C和1200℃下30s的快速热处理(RapidThermalProcessing，RTP)，在镀金硅衬底上生长出SiNWs。由SEM图像和透射电子显微(TransmissionEl

4、ectronMicroscopy,TEM)图像可以看出，纳米硅丝的直径分布为50～600nm，长度分布从几到几十微米。对上述两种热处理方法生长纳米硅丝的微观机理进行了探讨。最后，本文在系统综述当前氮化碳薄膜研究进展的基础上，应用PECVD系统，制备了N／C原子比值较高的氮化碳薄膜；系统地研究了本实验仪器上氮化碳薄膜的最佳生长参数咀及PECVD生长的氮化碳薄膜的性质：同时还考察了生长过浙江大学硕十研究生毕业论文程中衬底温度、气体种类和气体流量对薄膜生长的影响。关键词：硅，氮化硼，纳米硅丝，氮化碳II浙江大学硕上研究生毕业论文AbstractAsthemostimporta

5、ntsemiconductormaterial，siliconisplayingaveryimportantroleinmicroelectronicsfield．Withthedevelopmentofscienceandtechnology,nano—materialsandthinfilmsbasedonsiliconsubstratehavebeenwidelyappliedonVLSI，sensors，solarenergycells，andSOon．Particularly,duedtogoodcompatibilitywithconventionalmie

6、roelectronicprocess，silicon—basednano—materialsandthinfilmshaveapromisingfutureinthefieldofoptoelectronicintegratedevices．Inthispaper,threekindsofmaterials：boronnitride(BN)nanorods，siliconnanowires(SiNWs)andcarbonnitride(cNx)，whicharethoughtasgoodoptoelectroniccharacterizationmaterials，g

7、rownonsiliconsurfacehavebeeninvestigatedrespectively．Atfirst，utilizingPlasmaEnhancedChemicalVaporDeposition(PECVD)system，thegrowthofBNmaterialonsiliconsurfacehasbeeninvestigated．Scanningelectronicmicroscopy(SEM)images，EnergyDispersivex-raySpectrum(EDX)andFouriertransformi