硅碳氮薄膜的制备与发光性能的研究

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1、摘要硅碳氮薄膜具有优异的光、电和机械性能，预计在微电子和光电子领域有良好的应用前景。由于硅碳氮薄膜独特的发光性能和从可见光到紫外光范围的可调节带隙，使它成为很有潜力的发光材料。本文采用射频磁控溅射的方法，通过改变氮气的流量制各了一组不同成分的硅碳氮薄膜，分别对薄膜进行不同条件下的退火。研究了薄膜的发光性能(PL)，并进行了微观结构(TEM)，薄膜成分(EDS)，结晶相(XRD)，表面价态(XPs)，表面键(FTIR)分析。研究发现，在高温退火时，相比氩气和氮气，氢气是防止薄膜氧化的最理想保护气氛。Si2764C1577N49630696薄膜在

2、氢气保护下1200"C退火，得到的薄膜能够观察到紫外光和可见光。紫外光的发光原因是氧化硅中的缺陷导致的，可见光的发光原因与13．SiC纳米晶的量子尺寸效应有关。在低温低压氮气保护下退火后，Si34_7c265N250138薄膜也观察到了紫外光和可见光，紫外光的发光原因也是氧化硅中的缺陷导致的，可见光是薄膜中碳氮区域的碳原子的sp2杂化的结果。另外，本论文还分析了在相同的退火温度下，氮气流量依次增加的硅碳氮薄膜的发光性能的变化，发现溅射时氮气流量居于中间的样品发光强度高于其他的四个样品，说明此参数溅射出来样品的成分更有利于薄膜发光。关键词；硅碳

3、氮光致发光溅射退火e-SiC相ABSTRACTninsiliconcarbonitride(SiCN)filmsshowaninterestingcombinationofoptical，electricalandmechanicalproperties，soitispromisedthatitwillplayawiderangeofapplicationsinthefieldofmicroelectronicsandopto．electronics．SiCNthinfilmsareproposedascandidatesforlumines

4、centapplicationduetotheirextraordinaryluminescentpropeaiesandadjustablebandgapsvaryingfromUVtovisiblelightrange．Inthisresearch，aseriesofSiCNfilmswithdifferentcompositionweredepositedbyradio-frequencyreactivespuaedngbychangingtheflowrateofN2，thenannealedunderdifferentconditi

5、ons．,Thephotoluminescent∞)propertieswerestudied，andTEM，EDS，XRD，XPS，FTIRwereadoptedtoinvestigatethestructureandbondtypesinthisresearch．ItwasfoundthatusinghydrogenastheprotectivegasisanefTectivemethodinthecourseofannealingcomparedwithargonandnitrogengas．Ultraviolet(UV)andvisi

6、blelightemitfromSi2764C1s77N49630696filmannealed越1200℃inhydrogengas．TheUVluminescenceisattributedtodefectsinSi-Onetwork,whilethevisiblelightisrelatetothequantumconfinementeffectincrystalB-SiCphase．Si347C265N2sOl38filmshowsultravioletandvisiblelightemissionafterannealed砒lowt

7、emperatureinnitrogengaswithlowpressure．TheUVluminescenceisalsoattributedtodefectsinSi一0network,whilethevisiblelightisrelatedtotheformationofcarbonsp2bondsinC-Nareas，respectively．Inaddition，thechangesonPLpropertiesofSiCNfilmssputteredbytheincreasedflowrateofN2andannealedatth

8、esametemperaturesareanalyzed．ItwasfoundthatthePLintensityofthesample，whichwasdepos