退火温度对Ge—SiO2薄膜结构的影响

Ｆｉ ＸＲＤ ａ ｔ ｒ ｓ ｏｆＧ ｅ Ｓｉ ２ｆｌ ｓｏｆｄ ｆｅ ｅ ｎｅ ｌｎ ｅ ｇｌ ｐ ｔｅ ｎ － Ｏ ｍ ｉｆ ｒ ｎｔａｎ ａｉ ｇ ｃ ｍ ｉ
ｐ ｒ ｔｒ ｅ ａｕ ｅ
图 ２所 示 为 ＧｅＳＯ － ｉ 薄 膜 样 品 （ ０ ０ １ ０ ＂ 火 ） ｓ ｏＬ电 Ｃ退 中 ｉ ，
子 的 Ｘ Ｓ谱 图 。 Ｐ
基 片 先 用 １ 的氢 氟 酸 溶 液 清 洗 ， 用 大 量 的 去 离 子 水 漂 洗 ， Ｏ 再
经 Ｎ 吹 干 后 立 即 放＾ 真 空室 中抽 取 真 空 。 。
Ｇ ￣ ｉ 薄膜 的 制 备 在 射 频 磁 控 溅 射 镀 膜 系 统 上 进 行 ， ｅＳ Ｏ 靶 采 用 高 纯 的 Ｇ 片 和石 英 片 复 台 靶 （ ５ ｍｍ） Ｇ ｅ Ｏ０ ， ｅ占 复台 靶 面 积 的 ８ 。 溅射 功率 为 ２ ０ ， 射 气 体 为 高 纯 Ａｒ本 底 真 空 为 ６ ０Ｗ 溅 ， × １ Ｐ 、 ０ ａ 工作 气压 为 ２ ａ沉 积 温 度 为 室 温 ， 问 为 ４ ｍｉ。制 Ｐ． 时 ０ ｎ 备 好 的薄 膜 在 管式 炉 中分 别在 ３０ １０ ￣ 的 不 同 温 度 进 行 退 ０ ～ ００ 火处理 一 时问 均 为 ３ ｍｉ． 护 气 体 为 氮 气 。 为 了 对 比 ， 相 同 ０ ｎ保 在 制 备 和 退 火温 度 下 ， 备 了 不 舍 Ｇｅ ＳＯ 制 的 ｉ 薄膜 样 品 。 ｘ射 线 衍 射 （ Ｒ ） 析 是 在 Ｒｇ ｋ ， Ｍａ－Ｃ 型 ｘ 射 线 Ｘ Ｄ丹 ｉａ ｕ Ｄ／ ｘ３ 衍 射 仪 （ ｕ ａ 线 ． ０ １４ ６ ｍ） 进 行 。 ｘ 射 线 光 电 子 能 ＣＫ 射 一 ． ５ ０ ｎ 上 谱 （ Ｐ ） 析 是 在 Ｐ －５ Ｘ Ｓ丹 ＨＩ ０型 光 电 子 能 谱 仪 （ ｇ 射 线 ．ｏ ５ Ｍ Ｋ ｈ＝ ｌ５ ． ｅ 上进 行 。傅 里 叶 变 换 红 外 吸 收 光 谱 （ ＴＩ 测 量 分 析 ２ ３６Ｖ） Ｆ Ｒ） 是 在 ＡＶＡ Ｒ ３ ０型 傅里 叶 变换 红 外 光 谱 仪 上 进 行 的 。 ＴＡ ６ 上
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女章 编 号 ：０ ｌ９ ３ ０ ２ ０—３ ４０ １０ 一７ １２０ ）３０ ２ ２ ｃ
退 火温 度 对 Ｇ —ｉ 膜 结构 的影 响 ｅＳＯ 薄
汤 乃 云 叶春 暖 吴 雪梅 诸 葛 兰剑 ， 跃 辉 姚 伟 国 ， ， ， 俞 ．
（． 卅 大 学 物 理 系 ， 苏 苏 州 ２ ０ ； ． 国科 学 院 上 海 冶 金 所 ． 海 ２ ０ ５ ） １苏 ｌ 江 １０ ５ ２ 中 ５ 上 ０ ００
摘 要 ： 用射 频 磁 控 溅射 制 备 了 ＧｅＳＯ － ｉ ２薄 膜 。在 Ｎ 的 保 护 所 有的测试均在室温下进行 。
研 究 退 火 温 度 对 薄膜 的 结 构 、 分 、 至 发光 特性 的影 响 是 必 组
要 的 。本 文 就 退 火 温 度对 薄膜 结 构 的影 响 进行 了讨 论 。
２
（ ）
圈 ｌ 币 同温 度 退 火后 的样 品 的 Ｘ Ｄ 图 Ｒ
２ 实 验
实 验 选 用 基 片 电 阻 率 为 ５ ８ － ｒ 的 Ｐ型 单 晶 Ｓ （ ０ ） ～ ０ ｃｌ ｌ ｉ１０ ，
（ ２ ） ３ １ 面 的衍 射 。这 说 明 有 Ｇ ２ ０ 、（ １） ｅ纳 米 晶 粒 形 成 。 随 着 退 火 温度 的 升 高 ， 射 峰 的半 高宽 逐 渐 减 小 ， 明 Ｇ 衍 表 ｅ纳 米 晶粒 的 平 均 尺 寸增 大 。经 ６０ 、０ ℃ 和 １ ０ ℃退 火 后 ， 儿１ 面衍 射 ０ ℃ ８０ ００ （ ） 峰 的半 高 宽分 别 为 ２ ２ 、 ． 。 ｌ ４。 根 据 Ｓ ｈ ｒｅ 式 计 算 ． 。 １８和 ｃ ｅｒｒ公 得 Ｇｅ 米 晶粒 的平 均 尺 寸 分 别 约 为 ３ ９ ｍ 、． ｎ￣和 ６ １ｍ。 纳 ．ｎ ４７ｒ ｌ ．ｎ
下对 薄 膜 进行 了 不 同 温度 的退 １ 处理 。使 用 傅 里 叶 变换 红 外 光 上
谱分折（ Ｉ） 术 ， ｒＦ Ｒ 技 ｘ射 线 衍 射 谱 （ Ｒ ， Ｘ Ｄ） Ｘ射 线 光 电子 能 谱 （ Ｓ 分析 样 品 的 微 结 构 ． 究样 品在 退 Ｉ 中 发 生 的结 构 、 分 ＸＰ ） 研 上 蛆
的 变化 。 蛄 果 表 明 退 史 温 度 对 薄 膜 的 结 构 ． 其 是 薄 膜 中 的 尤
Ｇ （ 含 量 和 Ｇ Ｏ 晶 粒 肿 太 小 的 彰 响是 显 著 的 ， 对其 做 了详 尽 ｃ］ ｅ 井
的分析讨论。
关 键 词 ： 薄膜 ； 射 ； 火 温度 溅 退 中 国 分 类号 ： Ｔ ０ Ｎ２ ４ 文献标识码 ： Ａ
１ 引
言
自从 ｌ９ 年 Ｃ ｎ ａ 用 电 化 学 方 法 制 成 的 多孔 硅 膜 能 发 ０ ９ ａ ｈ ｍ［ 射较 强 的可 见 光 以来 ， 材 料 的可 见 发 光 已 引 起 了 人 们 的 极 大 硅 重视 ＝然 而 ， 孔 硅 发 光 稳 定 性 差 ， 构 多 孔 质 脆 ， 多 结 电化 学 制 各 工艺 和多 孔 结 构 与 半 导 体 工 艺 难 兼 容 ． 而 很 难 实 现 传 统 的 固 半导 体 器 件 制 作 并 得 到进 一 步 发 展 ． 因此 ， 近些 年对 硅 基 薄 膜 材 料发 光 的研 究 已 逐 渐 转 向 Ｓ、 离 子 镶 嵌 在 ｓｑ 介 质 膜 中 ，ｒ ｉ Ｇｅ ｓ Ｓ（ Ｇｅ ｉ ｉ ｈ、 － Ｏ。薄膜 作 为 一 种 新 的硅 基 发 光 材 料 已 取 得 一 定 程 Ｓ 度 的进 展 在 薄 膜 的 制备 过 程 中 ， 火 温 度 对 薄 膜 的结 构 、 分 退 组 有较 大 的影 响 。 而 薄膜 的 结 构 、 分 决 定 了 薄 膜 的发 光 特 性 ， 组 所
３ 结果 与 讨 论
图 ｌ 不 同 温 度 退 火 的 样 品 的 Ｘ Ｄ 谱 图 。样 品 的 退 火 温 为 Ｒ 度 分 别 为 ５ ０ 、 ０ ＂ ８ ０ 和 １ ０ ℃ 。 从 图 中 可 看 出 ， ０ ℃ ６ ０Ｃ、 ０ ℃ ００ ５０ ０ ℃退 火 的样 品 仅 出 现 一 个 非 晶 峰 ． 明 在 ５ ０ 以下 退 火 说 ０℃ 时 ， 膜 中 只存 在 非 晶 相 ， 有 纳 米 晶 粒 出 现 ６ ０ 退 火 的样 薄 没 ０℃ 品 开始 有 ３个 明 显 的 晶 态 衍 射 峰 出 现 ， 别 对 应 Ｇ （ １ ） 分 ｅ １１ 、