在Si和4H-SiC衬底上制备β-FeSi2薄膜

来源 :西安理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ld2001
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近年来,环境半导体β-FeSi2作为光电材料的研究引发了人们的广泛关注。本文通过直流磁控溅射+RTA的方法在Si(100)和4H-SiC(OOOI)衬底上制各了β-FeSi2薄膜,主要研究了退火工艺对薄膜相变的影响。本文的主要工作和结果如下:  1.存Si(100)衬底上进行了实验,对β-FeSi2多晶薄膜的制备工艺进行了探索。研究了衬底温度、退火温度以及退火时间对薄膜相变的影响。对退火过程中ε-FeSi的形成原因、β-FeSi2薄膜的形成过程及退火机制进行了分析。总结出在优化的溅射条件下(PFeSi2=50w、溅射气压:0.35Pa、Ar流量:80sccm、溅射时间:1h),Si(100)衬底上制备β-FeSi2薄膜的最佳退火条件(900℃、5分钟)。  2.在1H-SiC(0001)衬底上进行p-FeSi。薄膜的制各。采用FeSi2靶和Si靶共同溅射的方式来解决单独溅射FeSi2靶所带来的“择优溅射”问题。固定FeSi2靶功率不变(50w),通过改变Si靶功率米调节薄膜中的Fe/Si原子比。实验结果表明在PFeSi2=50w, Psi=10W的溅射条件下,薄膜中的Fe/Si原子比最接近于p-reSi2的化学剂量比。研究了退火温度对4H-SiC(0001)衬底上制各的p-FeSi2薄膜相变的影响。SEM测试表明,制得的p-FeSi2薄膜表面较为平整,薄膜中没有空洞等缺陷。通过近红外分光光度计测得薄膜的透射谱,由公式计算得到薄膜的光吸收系数接近_T lO5cm-1的数量级,并且所制备的p-reSi2薄膜的光学带隙宽度为88eV。通过拉曼光谱对p-FeSi2薄膜进行了定性分析。  3.通过对p-FeSi2薄膜进行Al掺杂,在n型Si和4H-SiC衬底上制备了p-p-FeSi2/n-Si、p-β-FeSi2/n-4H-SiC异质结,并对异质结的I-V特性进行了测量。结果表明,异质结具有良好的整流特性,并对1.31μm近红外光具有明显的光电响应。  总之,本次实验成功的在Si和4H-SiC衬底L制各了β--FeSi2薄膜。
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