InN薄膜的退火特性
tio2薄膜_退火__解释说明以及概述
tio2薄膜退火解释说明以及概述
1. 引言：
1.1 概述
本文旨在探讨和解释tio2薄膜的退火过程及其对薄膜性质的影响。tio2薄膜作为一种重要的功能材料，在光电、光催化、电化学等领域具有广泛应用。而退火作为一种常见的热处理方法，可以引起tio2薄膜结构和性能的变化，因此是研究和改善薄膜性能的关键步骤之一。
1.2 文章结构
本文主要分为五个部分进行介绍。首先，在引言部分先进行了概述，并解释了文章的目的。接下来，在第二部分将详细介绍tio2薄膜以及退火对其性质的影响。然后，第三部分将阐述tio2薄膜退火实验方法与步骤。随后，在第四部分会对实验结果进行分析和讨论，包括观察表面形貌、比较光学和电学性质以及解读X射线衍射数据等方面。最后，在第五部分给出本次研究的总结发现及启示，并展望未来可能的研究方向。
1.3 目的
本文的主要目的是深入探讨和解释tio2薄膜退火过程中发生的物理变化和机制，并通过实验方法来验证这些变化对薄膜性质的影响。通过结合实验结果和分析，希望能够增进对tio2薄膜退火行为的理解，并为进一步优化和改善薄
膜性能提供参考和指导。
2. Tio2薄膜退火解释说明：
2.1 Tio2薄膜的概念与特性：
Tio2薄膜是由二氧化钛(Titanium Dioxide, TiO2)材料制成的一种薄片状结构。它具有许多优异的性质，如高透明性、高折射率、低电阻率和良好的光催化活性等。这些特性使得Tio2薄膜在许多应用领域具有广泛的用途，包括太阳能电池、传感器、光学涂层和催化剂等。
2.2 退火对Tio2薄膜的影响：
sio2 anneal后的变化
一、SIO2退火的定义
SiO2退火是指将SiO2薄膜在一定条件下加热处理，以改善薄膜的
结晶性和性能。
二、SiO2退火的条件
1. 温度：SiO2退火的温度通常在800°C到1100°C之间，可以根据具体材料和要求进行调整。
2. 时间：SiO2退火的时间也是影响效果的重要因素，一般在30分
钟到2小时之间。
3. 环境气氛：SiO2退火的气氛通常选择氮气、氧气或惰性气体，以保持良好的氧化环境。
三、SiO2退火的作用
1. 提高SiO2薄膜的结晶性：经过退火处理后，SiO2薄膜晶界清晰，晶粒尺寸增大，晶粒结构更加有序，提高了薄膜的结晶性和稳定性。
2. 改善SiO2薄膜的光学性能：SiO2退火后，薄膜的透明度和折射
率得到提高，减少了表面缺陷和光学吸收，从而提高了薄膜的光学性能。
3. 优化SiO2薄膜的机械性能：经过退火处理后，SiO2薄膜的硬度
和抗压强度得到提升，使其在实际应用中具有更好的耐磨损和耐腐蚀
性能。
四、SiO2退火后的变化
1. 表面形貌改善：SiO2薄膜在经过退火处理后，其表面平整度得到提高，表面平整度得到改善，表面质量有所提升。
2. 光学性能增强：SiO2薄膜的透明度和折射率经过退火处理后得到提高，表面缺陷和光学吸收减少，使得薄膜的光学性能得到了增强。
3. 结晶性能优化：SiO2薄膜的结晶性能得到提高，晶界清晰，晶粒尺寸增大，晶粒结构更加有序，提高了薄膜的结晶性能。
五、SiO2退火的应用
SiO2退火广泛应用于集成电路、光学薄膜、光学器件、太阳能电池、传感器等领域，以提高SiO2薄膜的性能，拓展其应用范围，满足不同领域的需求。
PE SiO2和SiN双层膜简介
7
（3）PECVD SiN
8
PECVD SiN的应力为压应力，值约为1～4*109Pa。 随淀积温度的提高，应力先升后降。在350℃附近形成一个峰值。这 是由于薄膜淀积过程中缺陷的引入及激活这一对相反的过程在各个温度 下共同作用的结果。
9Βιβλιοθήκη Baidu
应力与气体流比得关系：在不富硅的氮化硅中，应力随硅烷流量增 大而增大，而当富硅严重时，应力则随富硅程度的增大而减小。在前一
2
1、材料特性： SiN：密度：3.44；熔点：1900℃；介电常数为8 F•m-1；
SiO2：密度：2.2～2.6；熔点：1700 ℃；介电常数为3.9 F•m-1；
TiO2：密度：3.9；熔点：1850 ℃；介电常数为3.9 F•m-1； Si：密度：2.4；熔点：1420 ℃； 折射率和热膨胀系数： Si：n=3.42；热膨胀系数：3ppm/K； SiN：n=2.0；热膨胀系数：2.3ppm/K； SiO2：n=1.46；热膨胀系数：0.5ppm/K； TiO2：n=2.4
15
（2）、H原子钝化 SiN膜含有大量H原子，可在烧结过程中释放至硅片内饱和悬挂键，
从而降低表面复合速率，提高载流子寿命。
在PECVD过程中，表面在一段时间内处于富氢的气氛中，使表面 成为富氢体。在随后的SiN或SiO2沉积过程中，几乎没有H能到达Si界面。 沉积SiN或SiO2过程中会产生空位，那么硅表面大量的H在替位扩散，迅 速的向硅体内扩散，达到体钝化的效果。
薄膜厚度和退火温度对纳米多晶硅薄膜特性影响
采用东北微电子研究所 ＬＰＣＶＤ 系统以高纯ＳｉＨ４ 为气源，在 ｐ型４英寸双面抛光〈１００〉晶向单晶硅表面 制备纳米多晶硅薄膜，ＬＰＣＶＤ 系 统 工 作 气 压 ４７．９９～ ５３．３３Ｐａ，沉积温度６２０℃。图 １ 给 出 纳 米 多 晶 硅 薄 膜 制备工艺示意图。图１（ａ）为 ｐ 型〈１００〉晶 向 单 晶 硅 衬 底；图１（ｂ）为采用 ＬＰＣＶＤ 在 单 晶 硅 衬 底 上 直 接 沉 积 硅薄膜，沉积薄膜厚度分别 为 ３０、６３ 和 ９８ｎｍ；图 １（ｃ） 为对单晶硅上直接沉积的３种不同厚度硅薄膜分别进 行７００、８００和９００℃下的高温真空退火，退火时间 １ｈ。 本文通过 ＸＲＤ、Ｒａｍａｎ 光 谱、ＳＥＭ 和 ＡＦＭ 分 别 对 单 晶硅衬底上直接 沉 积 的 硅 薄 膜 结 晶 取 向、表 面 形 貌 等 结 构 特 性 进 行 研 究 ，给 出 薄 膜 厚 度 、退 火 温 度 对 硅 薄 膜 结构特性影响。
中 图 分 类 号 ： Ｏ４８４
文 献 标 识 码 ：Ａ
文 章 编 号 ：１００１－９７３１（２０１０）１０－１７５３－０４
１ 引 言
多晶硅 薄 膜 作 为 一 种 人 工 功 能 材 料［１－３］，在 异 质 结［５，６］、太 阳 能 电 池［７，８］、薄 膜 型 晶 体 管［９，１０］ 和 传 感 器 等 ［１１，１２］ 方面具有重要应用。薄膜材料的制备和特性 研究受到广泛关 注，制 备 方 法 对 于 改 善 薄 膜 电 学 性 质 和光学性质至 关 重 要。 目 前，主 要 采 用 等 离 子 体 增 强 化 学 气 相 沉 积 （ＰＥＣＶＤ）、低 压 化 学 气 相 沉 积 （ＬＰＣＶＤ）、磁控 溅 射 系 统、激 光 烧 蚀 沉 积 等 方 法 制 备
金刚石薄膜 退火处理
金刚石薄膜退火处理
全文共四篇示例，供读者参考
第一篇示例：
金刚石是自然界中最坚硬的材料之一，具有优异的导热性和化学稳定性，因此被广泛应用于各种领域，如电子、光电、医疗等。金刚石薄膜是一种人工合成的金刚石材料，具有比天然金刚石更高的硬度和稳定性。金刚石薄膜在制备过程中可能会存在一些缺陷和应力，影响其性能和稳定性。为了提高金刚石薄膜的质量和稳定性，通常需要进行退火处理。
退火是金刚石薄膜制备过程中的一道重要工艺，其目的是通过加热和冷却过程来缓解应力和消除缺陷，从而提高金刚石薄膜的硬度和稳定性。退火处理通常分为两种类型：热退火和光热退火。热退火是指将金刚石薄膜置于高温炉中加热一段时间，然后缓慢冷却至室温，以实现应力缓解和缺陷消除。光热退火则是利用激光或其他光源直接照射金刚石薄膜表面，通过局部加热来实现退火效果。
退火处理对金刚石薄膜性能的影响是多方面的。退火处理可以有效减少金刚石薄膜中的残余应力和缺陷，提高其硬度和稳定性。退火处理还可以改善金刚石薄膜的结晶结构和晶粒尺寸，提高其导热性和光学性能。退火处理还可以使金刚石薄膜与衬底之间的结合更加均匀牢固，提高其使用寿命和可靠性。
在进行金刚石薄膜退火处理时，需要考虑一些关键因素。首先是退火温度和时间的选择，通常需要根据金刚石薄膜的具体制备工艺和性能要求来确定最佳的退火参数。其次是退火过程中的气氛控制，如保护气氛和真空度的选择，可以有效减少金刚石薄膜的氧化和污染。退火过程中的加热速率和冷却速率也需要适当控制，以避免金刚石薄膜因快速温度变化而产生裂纹和应力。
真空蒸镀ITO薄膜退火特性分析
第13卷 第1期2008年2月
哈尔滨理工大学学报
JOURNAL HARB I N UN I V .SC I .&TECH.
Vol 113No 11
Feb .,2007
真空蒸镀I T O 薄膜退火特性分析
许 晶, 桂太龙, 梁丽超, 王 玥
(哈尔滨理工大学应用科学学院,黑龙江哈尔滨150080)
摘 要:采用真空蒸发镀膜工艺制备了I T O 透明导电薄膜,以四探针表面电阻仪测量得薄
膜方块电阻为400Ω,用组合式多功能光栅光谱仪测得透光率为80%,利用扫描电镜测得膜厚为103nm.用XRD 分析了薄膜的物相,并用原子力显微镜分析了薄膜的表面形貌及粗糙度.对薄膜进行退火处理,结果表明,随着热处理温度的升高,晶化趋于完整,组织结构逐渐均匀致密,晶粒有所长大.随退火时间的增加,透光率增加,但方块电阻先减小后增加.
关键词:铟锡氧化物;真空蒸发镀膜;方阻;透光率中图分类号:T N32115文献标识码:A 文章编号:1007-2683(2008)01-0093-03
A nalysis on the A nnealing Properties of ITO Thin Fil m Prepared
by V acuous Evaporation M ethod
XU J ing, G U I Tai 2long, L I AN G L i 2chao, WAN G Yue
(App lied Science College,Harbin Univ .Sci .Tech .,Harbin 150080,China )
ito退火结晶的原理
ito退火结晶的原理
介绍
ITO（Indium Tin Oxide）是导电透明氧化物材料，广泛应用于电子设备中，如显
示屏、触摸屏、太阳能电池等。ITO的制备过程中，退火结晶是一个关键步骤。本
文将详细介绍ITO退火结晶的原理以及其重要性。
ITO退火结晶的概念
ITO薄膜的退火结晶是指通过在高温条件下对ITO薄膜进行热处理，使其形成晶粒，提高薄膜的电学和光学性能。退火结晶可以提高ITO薄膜的导电性能、透明性能、机械性能和稳定性。
ITO退火结晶的原理
ITO薄膜的结晶过程主要涉及晶界的生长、晶粒的长大和晶界的消失等基本过程。
具体来说，ITO薄膜退火结晶的原理包括以下几个方面：
晶界生长
在ITO退火结晶过程中，高温条件下晶界会发生生长，形成晶粒。晶界生长是ITO
退火结晶的基本过程之一，它使晶粒内部的结构得到完善，晶粒之间的连续性得到增强，从而提高了导电性能和光学性能。
晶粒长大
ITO薄膜的晶粒是由退火过程中原子或分子通过扩散聚集而形成的。在退火过程中，晶粒会逐渐长大，进一步提高ITO薄膜的结晶度和晶界的连续性。晶粒的长大过程也是形成完整ITO晶体结构的重要环节。
晶界消失
ITO薄膜的晶界主要是由于退火过程中形成的。晶界是晶体中不同晶粒之间的边界，它对ITO薄膜的导电性能和光学性能有着重要的影响。在ITO退火结晶过程中，晶
界会逐渐消失，使ITO薄膜呈现出更好的连续性和均匀性，提高了薄膜的导电和光学性能。
ITO退火结晶的过程
ITO退火结晶可以通过不同的退火工艺实现，主要包括氧化亚铟（In2O3）的蒸发法、离子束辅助沉积法、热退火法等。以下是一种常见的ITO退火结晶过程：
热退火对InGaN薄膜性质的影响
１ 引言
犐 狀 犪 Ⅴ族直接带 狓犌 １－狓犖 合 金 是 一 种 重 要 的 Ⅲ 由于其连续可调的禁带宽度（ 从 隙半 导 体 材 料 ． ， 宽广的光谱覆盖 犌 犪 犖 的３ ４ 犲 犞 到犐 狀 犖 的０ ７ 犲 犞） 从犌 ， 范围 （ 犪 犖 的紫外到 犐 狀 犖 的近红外 ） 犐 狀 犪 狓犌 １－狓犖 合金近年来一直是宽带隙半导体材料研究的一个热 点． 基于这种材料的许多发光器件已经研制成功 ， 如 和激光二极管（ 蓝绿光的 发 光 二 极 管 （ 犔 犈 犇） 犔 犇） １， ２］ 等［ 同时 ， 由于它的 能 带 调 节 范 围 几 乎 完 美 地 覆 ． 盖了整个太阳 光 谱 ， 且具有相对于 犌 犪 犃 狊系 列 材 料 更强的抗幅射能力 ， 目前它作为一种有潜力制造出 高转换效 率 串 联 太 阳 能 电 池 的 理 想 材 料 而 倍 受 关 ３， ４］ 但 是， 由于犐 注［ ． 狀 犖和犌 犪 犖 之间大的晶格失配 （ 约１ 和饱和蒸气压的明 显 差 距 ， 使得两者之间 １％ ） 混溶性不好 ， 生长高质量 的 犐 狀 犪 狓犌 １－狓犖 材 料 比 较 困 难． 材料中经常出现相分 离 、 点缺陷 犐 狀 组 分 起 伏 大、 多及背景载流子浓度高等现象 ． 热 退 火 处 理 是 提 高 材 料 质 量 的 一 个 常 用 方 法， ５， ６］ 在许多的 半 导 体 材 料 制 备 过 程 中 都 有 应 用 ［ ， 但 薄膜退火的 研 究 ， 相 关 报 道 还 不 是对于 犐 狀 犌 犪 犖 狓 １－狓 ［ ７～９］ 多 此外 ， 材料的热稳定性对材料和器件的性质 ． 影响 很 大 ， 而犐 狀 犪 狓犌 １－狓 犖 薄 膜 这 方 面 的 报 道 也 很 少． 因此本文对 犐 狀 犌 犪 犖 薄膜在不同温度下退火后的 性质进行了研究 ． 我们对采用金属有机化学气相沉
宽禁带半导体光电材料研究进展
宽禁带半导体光电材料的研究及其应用
宽禁带半导体材料(Eg大于或等于3.2ev)被称为第三代半导体材料。主要包
括金刚石、SiC、GaN等。和第一代、第二代半导体材料相比,第三代半导体材料具有禁带宽度大,电子漂移饱和速度高、介电常数小、导电性能好,具有更高的击穿电场、更高的抗辐射能力的特点,其本身具有的优越性质及其在微波功率器件领域应用中潜在的巨大前景,非常适用于制作抗辐射、高频、大功率和高密度集成的电子器件。
以氮化镓(GaN)为代表的Ⅲ族氮化物作为第三代半导体材料,是一种良好的直
接宽隙半导体光电材料,其室温禁带宽度为3.4eV,它可以实现从红外到紫外全可见光范围的光辐射。近年来已相继制造出了蓝、绿色发光二极管和蓝色激光器等光电子器,这为实现红、黄、蓝三原色全光固体显示,制备大功率、耐高温、抗腐蚀器件,外空间紫外探测,雷达,光盘存储精细化、高密度,微波器件高速化等奠定了基础。
氮化镓和砷化镓同属III-V族半导体化合物,但氮化镓是III-V族半导体化合物中少有的宽禁带材料。利用宽禁带这一特点制备的氮化镓激光器可以发出蓝色激光,其波长比砷化镓激光器发出的近红外波长的一半还要短,这样就可以大大降低激光束聚焦斑点的面积,从而提高光纪录的密度。与目前常用的砷化镓激光器相比,它不仅可以将光盘纪录的信息量提高四倍以上,而且可以大大提高光信息的存取速度。这一优点不仅在光纪录方
面具有明显的实用价值,同时在光电子领域的其他方面也可以得
到广泛应用。虽然人们早就认识到氮化镓的这一优点,但由于氮
化镓单晶材料制备上的困难以及难于生长出氮化镓PN结,氮化
InN薄膜的退火特性
第27卷 第2期2006年2月
半 导 体 学 报
C HIN ES E J OU RNAL O F S EM ICON
D U C TO RS
V ol.27 N o.2
Feb.,2006
3国家重点基础研究发展规划(批准号:G2000068305),国家高技术研究发展规划(批准号:2001AA311110,2003AA311060,2004AA311080),
国家自然科学基金(批准号:6039072,60476030),国家杰出青年基金(批准号:60025411)和江苏省自然科学基金(批准号:B K2005210,B K2003203)资助项目
通信作者.Email :xzl @ 2005208224收到,2005210212定稿ν2006中国电子学会
In N 薄膜的退火特性
3
谢自力 张 荣 修向前 毕朝霞 刘 斌 濮 林 陈敦军 韩 平 顾书林
江若琏 朱顺明 赵 红 施 毅 郑有
(南京大学物理系江苏省光电功能材料重点实验室,南京 210093)
摘要:对InN 薄膜在氨气氛下的高温退火行为进行了研究.利用XRD ,S EM 和XPS 对样品进行了分析.结果表
明,InN 薄膜的结晶质量和表面形貌并不随退火温度单调变化.由于高温退火时N 原子的挥发,剩下的In 原子在样品表面聚集形成In 颗粒.当退火温度高于425℃时,In 原子的脱吸附作用增加,从而导致样品表面的In 颗粒在退火温度高于425℃时逐渐减少.XRD 和S EM 结果表明In 颗粒密度最高的样品具有最差的结晶质量.这种现象可能是由于In 颗粒隔离了其下面的InN 与退火气氛的接触,同时,金属In 和InN 结构上的差异也可能在InN 中导致了高密度的结构缺陷,从而降低了InN 薄膜的结晶质量.
退火对NiCr薄膜阻值的影响分析
第 １ 期
华 侨 大 学 学 报 （自 然 科 学 版 ）
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ａ ｉｏ Ｕｎｖ ｒ ｉ Ｎａｕ ａ ｃｅ ｃ ） ｏ ｒ ａ ｆＨｕ ｑａ ｉｅ ｓｔ ｙ（ ｔ ｒｌＳ ｉｎ ｅ
Ｖｏ． Ｏ Ｎｏ １ １３ ．
２０ ０ ９年 １月
Ｊｎ ０ ９ ａ ．２ ０
Ｎｉ ｉ ｒ ｓｓ ａ ｃ Ｃｒ ｆ ｍ ｅ ｉｔ ｎ ｅ ｌ
采 用 Ｘ ４１ 半导体 晶体 管特 性 图示仪 和 与其 配套 的探针 台 ， Ｊ ８０型 直接 测量 薄膜 电阻 的 Ｉ 曲线 以 ＿ Ｖ
收 稿 日期 ：
２ ０ ・ ５２ ０ ８０ — ２ － —
通 信 作 者 ： 侯 玉文 （９ ６） 男 ， １６ 一 ， 副研 究员 ， 主要从事半导体光 电器件与集成光 电子学 的研究． － ｉ ｈ ｗｌ ｓ ｇ ｕ． Ｅ ｍａ ：ｙ ＠ｔｉ ｈ ａ ｌ ｎ
级， 因此薄膜 和探 针 的接触 电阻 可 以忽 略不 计． 试过 程 中 ， 测 所测 电阻 按版 图排列 顺序 测量 ．
２ 结 果分 析
当 Ｎｉｒ Ｃ 薄膜 电阻 的膜厚 为 ５ ｌ、 ０ｎ ｌ线宽 为 １ ｍ、 长度 为 ７０ｆ 时 ， Ｔ ５ｆ 总 ２ ｍ 实验 测得 电阻 的典 型值 为 １５ ～ １７ Ｑ， 均 电阻值 Ｒ 。平均 电阻值 为 ５ 测试 结果 的平 均值 ） ．６ ．０ｋ 平 （ 次 和方块 电阻 Ｒ 分 别 为 ｌ６ Ｑ ＿ ３ｋ 和 ３．６Ｑ， ３９ 电阻 率 ｐ为 １７ ０ Ｑ ・ 最 大 阻值偏 差为 １． ． ． ×１ ｍ， ４ １ 阻值 偏差 是 由于薄膜 厚度 不均 匀造 成 的 ，Ｄ ｋａ ３Ｓ ｒ ｓ 式表 面 轮 廓仪 测试 表 明 ， 计厚 度 为 ５ ｍ 的 Ｎｉｒ 膜 的 实测 厚 度 在 ４ ～ ｅ ｔｋ ｅｉ 台 ｅ 设 Ｏｒ ｉ Ｃ 薄 ９ ５． ｍ 之 间． １７ｎ 实验测 得膜厚 ４ ｍ 的 Ｎｉｒ ３ｎ Ｃ 薄膜 电阻 的典 型 电阻值 为 １８ ． Ｑ， ． ～２ ３ｋ 阻值 的离 散性 较
退火对ZnMnO：N薄膜p型转变的影响
（ｒｙ ｓ ｃ ｚ ａ ）
∞ 抽 ㈣ 图
ｌ ０
２ ０
ｐ
ｐ
２６ ×１ ．０３ ０
１４ ×１ ．７１ ０
６ ．１ ３１
２ ．１ ４６
３２ ０ ．８
１７ ０ ．５
１
２ 二次注入能量为 １０ ｅ ， ； ０ ｋｙ剂量为 ２６ １ ｍ 。样品的快速 ．ｘ ０６ ｃ 退火处理是在高纯氮气（９ ９ 的气氛下进行 的。通 过飞利 ９ ． ％） ９
有高结 晶质量 的 Ｚ ＯＭｎ ｎ ： 薄膜 。 先将石英玻璃 片放人丙酮 、 乙
醇 、 离子水中各超声波振荡 清洗 １ｒｉ， 去 ５ ｎ 后用 氮气 吹干 ， ａ 再 在上面沉 积厚度 约为 ｌＯ ｍ 的 Ｚ Ｏ 纯度 为 ９ ． ％１ Ｏｎ ｎ（ ９９ 薄膜作 ９
受主复合体发生解体 ， 不利 于 Ｐ型电导的实现。因此 ， 只有在
火时间的延长 ， 空穴浓度增大 ． 电阻率逐渐减小 。 当退火 ２ ｍｉ ０ ｎ
时． 达到最优 电学性能 ： 其空穴浓度为 １ ７ ￣ ０ ｃ ＂ 迁移 率 ． １ １ ”ｍ ３ ４
为 １ ２ ｍ Ｖ ８、 ． ５ｃ ２ － 电阻率为 ２ ．１ ｃ ７ １ ４ １ ｍ。而当（ ６２ 下转第 １ ５页） ９
６０ ５ ％退火时 ． 才能有效激活 间隙位 的 Ｎ原子 ， 使其扩散 的 ０ 格位 ， 替代 ０以受主 的形式存在与薄膜 中。 这表 明 ６ ０ ５ ℃可能 是 Ｚ Ｍ ＯＮ体系中 Ｎ有效激活实现受主 的温度。 Ｉ 崔 一 ｎｎ： （ｒ８＾ ｃ ＿ ｒ
PE SiO和SiN双层膜简介
3、折射率计算： 如果在硅表面制备一层透明的介质膜，由于介质膜的两个界面上的
反射光互相干涉，可以在很宽波长范围内降低反射率。此时反射率由下 式给出：
R1r12r1 2r22r2 22r21rr12rc2co oss
式中，r1、r2分别是外界介质—膜和膜—硅界面上的菲涅尔反射系数； △为膜层厚度引起的相位角。
23
从图中可以看出SiO2/SiN叠层膜的少子寿命得到了很大提升。
24
Thank you !
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n n0nsi 1.43.92.35
14
4、SiN的优点：（1）场效应钝化效果好
左图为SiN/Si界面图 。图中SiN的固定正电荷主 要来自反应过程中生成的 悬挂键。如N3ΞSi•， Si3ΞSi•，Si2NΞSi•等。 SiN膜中的固定正电荷可与 硅片内的载流子相互作用 形成场效应钝化。（固定 正电荷排斥空穴，从而在 界面处形成内建电场，最 终将电子和空穴分离）
21
掺磷硅湿氧氧化
22
（3）通过PECVD在400℃左右淀积SiO2膜。使用高纯度SiH4和N2O反 应生产。此方法避免了高温引起的缺陷。
S4 i2 N H 2 O S2 i2 N O 2 2 H 2
在扩散炉中用湿氧在900℃左右高温下热生长了一系列在20nm左右 的SiO2膜，在膜表面再PECVD沉积SiN（65nm），少子寿命比较如下 ：
MOCVD生长的InN薄膜中In分凝现象
象 。研究认 为较低 的生长温度使作为 Ｎ源 的 Ｎ ， Ｈ 分解 率较低 ， — Ｎ的成键 可能性小 ， Ｉ ｎ 导致 Ｉ在表面聚集出现 ｎ
分凝 ； 而较高生长温度时， Ｎ薄膜中 Ｉ— Ｎ键能较小 ， Ｉ ｎ ｎ 易发生断裂 ， 反应活性较强 的 Ｎ和 Ｈ原子逸离薄膜表面 ， Ｉ 留在薄膜表面也导致 Ｉ 分凝现象的出现。相对于表面分凝的样品 ， 出现表面分凝 的样 品的薄膜 晶体 质 ｎ滞 ｎ 未 量 和表面形貌也得到 了提高。同时 ， 通过 Ｒ ｍ ｎ ａ ａ 散射谱研究了晶格振动 Ｅ 声子模的应力效应 。 关 键 词 ： ｎ分凝 ； Ｉ ｘ射 线衍射 ； 原子力显微镜 ； Ｘ射线光 电子谱 ； ａ ｎ散射 Ｒ ｍａ
ＭＯ Ｖ） Ｃ Ｉ生长的 ＩＮ薄膜中 Ｉ 分凝现象 ｎ Ｉ １
徐 峰 ，陈敦军 ， 张 荣 ， 自力 ， 谢 刘 斌 ， 刘启佳 ， 江若涟 ，郑有
（ 南京大学物理系 江苏省光电功能材料重点实验室 ， 江苏 南京 ２ ０９ ） １ ３ ０
摘要： 利用金属有机物化学气相淀积（ Ｏ Ｖ ） Ｍ Ｃ Ｄ 方法不同生长条件下在 Ｃ 面蓝宝石衬底上制备了ＩＮ薄膜， ｎ 通
到很好的解决。现在 已经可 以用金属有机物化学 气相沉积 （ Ｏ Ｖ ） Ｍ Ｃ Ｄ 等方法成功制备 Ｉ ｎ Ｎ薄膜材
InN_0.01Sb_0.99薄膜的红外反射光谱及探测特性和退火的影响
Ａｕ ｇ ｕ ｓ ｔ ， ２ ０ １ ５
Ｄ Ｏ Ｉ ： １ ０ ． １ １ ９ ７ ２ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １ — ９ ０ １ ４ ． ２ ０ １ ５ ． ０ ４ ． ０ １ ０
Ｉ ｎ Ｎ０ ． ０ ｌ Ｓ ｂ ｏ ． ９ ９ 薄 膜 的 红 外 反 射 光 谱 及 探 测 特 性 和 退 火 的 影 响
金薄膜退火处理制备表面增强拉曼活性基底
金薄膜退火处理制备表面增强拉曼活性基底
拉曼光谱是一种分子振动光谱，其自从被发现起，就成为研究分子等微观物质结构的重要工具。表面增强拉曼光谱（SERS）具有灵敏度高、特异性强等优势，在化学气体检测、光谱电化学分析、单分子检测、痕量分析等方面有巨大的应用潜能。然而，拉曼散射截面分别只有红外光谱和荧光光谱的10-6和10-14，使得拉曼光谱在超低浓度检测应用中受到限制，而制备有效的表面增强拉曼活性基底，是促进拉曼光谱在超低浓度检测领域中得到应用的有效途径。
SERS效应是一种表面增强效应，其与表面粗糙度密切相关。金（Au）、银（Ag）等贵金属纳米粒子在可见—近红外区域有着优异的局域表面等离子共振（LSPR）特性，因此它们能否应用于SERS活性基底，一直受到关注。研究人员发现，SERS效应与贵金属纳米粒子的组成、尺寸、形貌、粒子间距和周围介质折射率等因素密切相关[5-7]。在利用各种方法合成具有不同形状、尺寸和结构的银微纳米结构的研究中，Xu等采用还原法合成了不同形貌的金纳米粒子;Kwon等采用种子生长法合成了粒径不同的二十面体金纳米粒子;王慧娟等采用种子生长法，以硼氢化钠为还原剂，制得了球形金纳米粒子。
本文基于实验过程，首先对金薄膜进行简单的退火处理，得到金纳米粒子;其次对金纳米粒子的表面粗糙度进行检测，判断金纳米粒子能否作为表面增强拉曼活性基底;最后阐述了实验结果，并进行了分析。
1 实验条件和准备
1.1 樣品制备
首先采用磁控溅射设备在石英基片上沉积金薄膜，靶材为纯度99.99%金靶。当设备腔体真空压强为5×10-4 Pa时，调节工作
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第27卷 第2期2006年2月
半 导 体 学 报
C HIN ES E J OU RNAL O F S EM ICON
D U C TO RS
V ol.27 N o.2
Feb.,2006
3国家重点基础研究发展规划(批准号:G2000068305),国家高技术研究发展规划(批准号:2001AA311110,2003AA311060,2004AA311080),
国家自然科学基金(批准号:6039072,60476030),国家杰出青年基金(批准号:60025411)和江苏省自然科学基金(批准号:B K2005210,B K2003203)资助项目
通信作者.Email :xzl @ 2005208224收到,2005210212定稿ν2006中国电子学会
In N 薄膜的退火特性
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谢自力 张 荣 修向前 毕朝霞 刘 斌 濮 林 陈敦军 韩 平 顾书林
江若琏 朱顺明 赵 红 施 毅 郑有
(南京大学物理系江苏省光电功能材料重点实验室,南京 210093)
摘要:对InN 薄膜在氨气氛下的高温退火行为进行了研究.利用XRD ,S EM 和XPS 对样品进行了分析.结果表
明,InN 薄膜的结晶质量和表面形貌并不随退火温度单调变化.由于高温退火时N 原子的挥发,剩下的In 原子在样品表面聚集形成In 颗粒.当退火温度高于425℃时,In 原子的脱吸附作用增加,从而导致样品表面的In 颗粒在退火温度高于425℃时逐渐减少.XRD 和S EM 结果表明In 颗粒密度最高的样品具有最差的结晶质量.这种现象可能是由于In 颗粒隔离了其下面的InN 与退火气氛的接触,同时,金属In 和InN 结构上的差异也可能在InN 中导致了高密度的结构缺陷,从而降低了InN 薄膜的结晶质量.
关键词:InN ;热退火;X 射线衍射;扫描电子显微镜;X 射线光电子谱PACC :7360F ;7155;6820
中图分类号:TN30412+3 文献标识码:A 文章编号:025324177(2006)022*******
1 引言
在Ⅲ族氮化物半导体中,I nN 有其特殊的物理性质.例如,I nN 具有最小的电子有效质量,它决定了I nN 具有最高的峰值和饱和电子漂移速率.这使I nN 在高速、高频电子器件如高电子迁移率晶体管方面有着极为重要的应用价值.I nN 具有最小的禁带宽度(最新报道为017eV ),其和GaN 的合金I n x Ga 1-x N 的带隙宽度覆盖了从红外到紫外的波长范围.因此I n GaN 合金不仅可以用来做紫外和红外光电子器件,而且目前光纤通信中所应用的光学器件也有可能用I n GaN 合金来制备.另外,调节I n x Ga 1-x N 中的I n 组分可以用来制备不同禁带宽度的多结太阳能电池,其理论效率可达到70%以上.因此,I nN 作为Ⅲ族氮化物半导体中的一员,有
着重要的研究价值[1]
.但是直到现在,对于I nN 材料的研究还不够充分,一些光电子参数比如光学常数、禁带宽度、载流子的有效质量和声子波数等都有待更精确地确定,这主要是因为高质量的I nN 薄膜很难制备[2].
由于I nN 具有低的离解温度(≥600℃分解)要求低温生长,而作为氮源的N H 3的分解温度较高,在1000℃左右,这是I nN 生长的一对矛盾.其次,对
于I nN 材料生长缺少与之匹配的衬底材料.这就使
得高质量I nN 材料生长特别困难.因此I nN 材料的研究几乎没有取得什么进展.我们对I nN 材料的性质知之甚少[3,4].
最近几年,由于科学技术的进步和发展,I nN 材料生长技术也越来越成熟.生长的I nN 材料中杂质也越来越少.特别是2002年,对I nN 材料本征能隙认识的新突破,对于纯度更纯的I nN 材料,其能隙是016～017eV ,而不是人们一直认为的119eV.这使得I nN 材料在微电子和光电子领域中的应用将有更好的表现.在国际上也因此掀起了一股I nN 材料的研究热潮.因而有必要对I nN 材料进行研究[5].
本文对I nN 薄膜在氨气氛下的高温退火行为进行了研究.利用X RD ,S EM 和XPS 对样品进行了分析.结果表明,I nN 薄膜的结晶质量和表面形貌并不随退火温度单调变化.由于高温退火时N 原子的挥发,剩下的I n 原子在样品表面聚集形成I n 颗粒.当退火温度高于425℃时,I n 原子的脱吸附作用增加,从而导致样品表面的I n 颗粒逐渐减少.X 射线衍射(X RD )和电子显微镜(S EM )结果表明,I n 颗粒密度最高的样品具有最差的结晶质量.这种现象可能是由于I n 颗粒隔离了其下面的I nN 与退火气氛的接触,同时,金属I n 和I nN 结构上的差异也
第2期谢自力等: InN薄膜的退火特性
可能在I nN中导致了高密度的结构缺陷,从而降低了I nN薄膜的结晶质量.
2 实验
I nN薄膜采用光加热低压金属有机物化学气相淀积(L R H2L P2MO CV D)技术制备,衬底为(0001)取向的蓝宝石.氨气和TM I n作为生长I nN的N源和I n源,TM I n的温度控制在40℃,由氢气载入生长腔.蓝宝石衬底送入生长腔前,首先采用有机溶剂对衬底进行超声清洗;然后在170℃的H2SO4∶H3PO4=3∶1溶液中腐蚀5min;去离子水冲洗干净;N2吹干后送入生长腔.I nN生长前,蓝宝石衬底首先在900℃、氨气氛中氮化30mi n,然后温度降低到375℃生长I nN.I nN生长时,氨气流率为210sl m,TM I n的流率为413μmol/mi n.生长腔压力为5332188Pa,生长时间为90mi n.
对生长的同样I nN薄膜在氨气氛下进行热退火研究,退火温度在400～475℃之间.退火的其他条件和I nN生长时一样.退火时间为45mi n.
最后,利用X RD技术对I nN薄膜退火前后的样品进行结构分析.X射线衍射采用了D/MA X2 RA型Cu靶X射线衍射仪(X2ray diff ract ome2 ter),X射线管的工作电压为40kV,工作电流为100mA.采用JSM6300型扫描电子显微镜(sca n2 ni ng elect ron microscop e)对样品形貌进行分析,工作电压为15～25kV.对样品的表面组分变化由X 射线光电子能谱(X2ray p hot oelect ron sp ect rosco2 p y)来表征,采用的设备为P HI2550型多功能电子能谱仪器,X射线管采用Al靶,工作时电压为10kV,电流为30mA.
3 结果和讨论
图1(a)是生长得到的I nN薄膜的X RD谱,从图中只能观察到I nN(0002)的衍射峰,说明得到的I nN和蓝宝石衬底具有同样的取向.另外,I n(101)的衍射峰基本上观察不到,这说明我们生长的I nN 薄膜中金属I n的聚集很少.样品在温度分别为400,425,450和475℃进行了退火,其X RD谱如图1(b),(c),(d)和(e)所示.可以看出,退火后的I nN 薄膜只具有(0002)取向,没有金属I n(101)衍射峰出现.仔细观察这些X RD谱可以看出,I nN(0002)衍射峰的强度在400℃退火后增强,而接下来的425℃的退火使I nN(0002)的衍射强度降低了,甚至低于未退火时样品的强度.当退火温度高于425℃时,I nN(0002)衍射峰的强度又重新增加.
这表明退
图1 退火前后InN样品的XRD谱 (a)未退火;(b)400℃
退火;(c)425℃退火;(d)450℃退火;(e)475℃退火
Fig.1 XRD spect ra of t he as2grow n InN film(a)and
InN films a nnealing at400℃(b),425℃(c),450℃
(d),a nd475℃(e)
火对I nN薄膜质量的影响并不是单调的.为了更清楚的观察X RD谱随退火的变化,我们作出了退火前后I nN薄膜的(0002)衍射峰的积分强度和半高宽(F W HM)随退火温度的变化曲线,如图2(a)和(b)所示.除了积分强度的非单调变化外,F W HM 随退火温度增加到425℃而增至最大.当退火温度超过425℃时,F W HM随退火温度增加而降低.
F W HM的这种变化从I nN薄膜的结构质量上来说是一致的,即425℃退火后的I nN样品具有最差的结晶质量,而475℃退火后的I nN薄膜样品具有最好的结晶质量.
图3是退火前后I nN薄膜的S EM表面形貌照片.所有的I nN薄膜均由颗粒构成,表明了I nN生长时为3维生长模式.未退火样品的S EM照片显示在表面上存在一些“白色”的颗粒,400℃退火后这些“白色”颗粒的密度开始增加.425℃退火使这些“白色”颗粒的密度达到最大.当退火温度高于425℃后,“白色”颗粒的密度又开始降低,以至于475℃退火后“白色”颗粒的密度在所有的样品中是最低的.可以看出,S EM照片表明“白色”颗粒密度的变化和X RD谱中I nN(0002)衍射峰强度和F W HM的变化是相似的.因此,“白色”颗粒也许对I nN薄膜的晶体质量存在重要的影响.
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