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Si和Ge是当今微电子和光电子领域使用最为普遍的半导体材料和赖以发展的重要基础。人们已经发现,SiGe纳米薄膜具有许多不同于块体材料的特有性质,如量子尺寸效应、表面与界面效应、量子隧道效应等。它们的能带结构可以由间接带隙转变为直接带隙,从而大幅度地提高发光效率。它们还有比较高的载流子迁移率和电导率。更为重要的是,它们可以与业已成熟的硅平面工艺相兼容。
离子束溅射技术作为一种重要的制备纳米薄膜材料的物理方法,因为工作真空度高、溅射原子的能量大、沉积速度慢,能够生长出质量较好的薄膜,且生产成本低、操作方便,有利于规模化生产的实现,所以已经在纳米薄膜的研究中得到了广泛的应用。本文采用离子束溅射法,主要开展了以下两方面工作:
1.分别在玻璃衬底和Si衬底上制备了一系列Ge薄膜,使用Raman光谱对样品进行检测,研究了不同厚度的Si缓冲层对Ge薄膜结晶性的影响,并进一步分析了不同的退火温度给薄膜的再结晶带来的影响;
2.在玻璃衬底上制备了一系列SiOe多层膜,通过小角XRD、Raman光谱和室温光致发光光谱等表征手段对各样品的界面结构和发光特性进行了讨论。结果表明:在SiGe多层膜中,随着生长周期的增加,层与层之间的互扩散效应逐渐减弱,SiGe界面越来越平整清晰。在近红外和可见红、绿光区观察到较强的发光峰,对可能的发光机制进行了讨论。