含硅量子點(diǎn)碳化硅薄膜的退火特性研究.pdf

1、當(dāng)材料的特征尺寸降低至納米尺寸，量子尺寸效應(yīng)、量子干涉效應(yīng)、非線性光學(xué)效應(yīng)、量子隧穿效應(yīng)、庫(kù)倫阻塞效應(yīng)以及表面、界面效應(yīng)等都會(huì)表現(xiàn)得越來(lái)越明顯，這些效應(yīng)的產(chǎn)生使硅量子點(diǎn)具有與宏觀材料不同的物理化學(xué)特性，從而在LED、太陽(yáng)能電池以及存儲(chǔ)等半導(dǎo)體器件領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景。
　　采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積（PECVD）技術(shù)，以硅烷和甲烷為反應(yīng)氣體制備出了非化學(xué)計(jì)量比的富硅碳化硅薄膜，并優(yōu)化了氣體流量比、射頻源功率、襯底溫度和反應(yīng)時(shí)間

2、等參數(shù)，再通過(guò)高溫退火析出硅量子點(diǎn)，其中高溫退火是硅量子點(diǎn)形成最關(guān)鍵的步驟。
　　本文首先通過(guò)對(duì)傅里葉變換紅外吸收光譜（FTIR）技術(shù)、Raman光譜技術(shù)和X射線衍射光譜（XRD）技術(shù)得到了硅量子點(diǎn)形成的機(jī)制。從化學(xué)鍵的變化角度來(lái)說(shuō)，未退火的樣品中存在大量的氫原子，隨退火溫度的升高，SiHn、CHn、Si-CH3、C-SiH等化學(xué)鍵斷裂氫原子逸出，帶懸掛鍵的硅原子相互結(jié)合成核并生長(zhǎng)，形成硅量子點(diǎn)。從結(jié)晶的角度來(lái)說(shuō)，退火促進(jìn)了硅量子

3、點(diǎn)的生長(zhǎng)與晶化過(guò)程，當(dāng)退火溫度為1050℃，硅量子點(diǎn)的結(jié)晶度達(dá)到42.3％，與此同時(shí)，硅量子點(diǎn)的平均尺寸也隨退火溫度的上升有所增長(zhǎng)。然后透射電子顯微鏡（TEM）圖像直觀表征了硅量子點(diǎn)的形貌，通過(guò)對(duì)其統(tǒng)計(jì)計(jì)算得到退火溫度為1050℃退火溫度下的硅量子點(diǎn)的平均尺寸約為3-4nm，這與Raman光譜和XRD的計(jì)算結(jié)果一致。
　　根據(jù)對(duì)光致發(fā)光光譜（PL）的分析得到了硅量子點(diǎn)的發(fā)光特性，當(dāng)退火溫度小于1050℃時(shí)，硅量子點(diǎn)的PL光譜峰位隨