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1、------------------------------------------------------------------------------------------------磁控溅射SiC薄膜及其光电特性研究_周继承1902007年第2期(38)卷*磁控溅射SiC薄膜及其光电特性研究周继承,郑旭强(中南大学物理科学与技术学院,湖南长沙410083)摘要:用射频磁控溅射法制备了SiC薄膜,并对其进行了退火处理。用AFM观察了薄膜的表面形貌,测量了薄膜的厚度与透射光谱。用J.C.Manifacier提出并由R.Swanepoel加以修正和完善的包络线法对薄膜透射光谱进行
2、了分析计算,并结合Tuac公式确定了薄膜的光学带隙。结果表明:在不同射频功率下制备的薄膜均有较强的蓝紫光吸收特性,在低功率下可制备出表面平整,吸收系数小,光学带隙大的薄膜;退火处理后薄膜的吸收系数减小,光学带隙增大,晶粒向圆形转化且尺寸变大。关键词:SiC薄膜;射频磁控溅射;表面形貌;光学特性中图分类号:TN304.055;TN304.2;TN305.92文献标识码:A文章编号:1001-9731(2007)02-0190-03其溅射气体为纯度99.99%的氩气,衬底为抛光载玻——————————————————————————————————————----------------
3、--------------------------------------------------------------------------------片。在沉积薄膜前,首先用去离子水清洗基片15min,紧接着分别用丙酮和无水乙醇在超声波清洗机各清洗15min,然后再用去离子水冲洗。当真空度达到1@-310Pa后,向真空室冲入氩气,调节气体流量达150ml/min,使室内压强保持在1.0Pa;调节射频功率到预定功率,分别为100、150、210、300W;沉积温度和时间分别为室温和25min。薄膜沉积前为了去除靶材表面的氧化物先进行10min的预溅射,然后移开挡板开始沉积。用
4、RTP-600M型快速退火炉对部分样品进行了700e/150s的快速热退火。用NT-MDT型原子力显微镜(AFM)观察薄膜的表面形貌;用Alpha-StepIQ型台阶仪测量薄膜厚度;透射光谱用TU-1800型紫外可见光分光光度计测量,测量范围为330~1000nm。1引言SiC作为一种很有应用前景的半导体材料,以高的禁带宽度,高的击穿场强、高的电子热导率,高的电子迁移率,以及抗辐射能力强,结实耐磨损等物理化学特性特别适合于制作高频、大功率、耐高温器件。SiC[1]还是蓝光发射和抗腐蚀性能方面的理想材料。然而[2]单晶SiC的生长温度过高,高于1200e会使界面处存在大量的空位和缺陷,
5、在较低温度下生长薄膜能有效的避免这些不足,而且拥有在发光二级管、光电晶体——————————————————————————————————————------------------------------------------------------------------------------------------------[3]管、太阳能电池和高温传感器等光电器件方面应用的重要特性。因此发展低温制备SiC薄膜技术对于SiC器件的实际应用有重大意义。目前,等离子体化学气相沉积(PECVD)、激光辅助沉积(PLD)、磁控溅射(MS)[4]等方法已经用于低温制备SiC薄膜,
6、在这些方法中磁控溅射由于其成本低、沉积速率高、沉积温度低、薄膜的黏附性好等特性得到了广泛的关注和研究。用射频磁控溅射法制备了SiC薄膜,并研究探讨了薄膜的光电特性。3结果和讨论3.1沉积速率与射频功率的关系图1给出了沉积速率与射频功率的关系曲线。由图1可知射频功率对沉积速率的影响很显著,当射频功率从100W增加到300W时,沉积速率从5.26nm/min增加到11.77nm/min,且与功率基本呈线形关系,这和文献[5~7]的报道一致。另外射频功率增大时溅射产额增加,使沉积区内粒子密度增加,溅射材料粒子对氩气的散射增强,离子能量在碰撞过程中损失;过高能量的入射离子打入靶内以及衬底的再
7、度溅射都会影响薄膜的沉积速率,故会出现图1曲线关系。2实验本实验用直径100mm、厚5mm的纯度为99.99%的烧结SiC为靶,用射频磁控溅射法制备了SiC薄膜,——————————————————————————————————————------------------------------------------------------------------------------------------------图1沉积速率的射频功率的关系曲
