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氮流量在高氢氛围中对富硅氮化硅薄膜材料结构及其发光特性的影响 被引量:2

Influence of Nitrogen Flow Rate on the Structure and Luminescence Properties of Silicon-Rich Silicon Nitride Film Materials in a High Hydrogen Atmosphere
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摘要 采用等离子体增强化学气相沉积技术,以N_2掺入到SiH_4和H_2的沉积方式,分别在玻璃和N型单晶硅片(100)衬底上制备富硅氮化硅薄膜。通过紫外-可见光吸收光谱、傅里叶变换红外吸收光谱(FTIR光谱)、拉曼光谱和光致发光谱(PL谱)分别表征掺氮硅薄膜材料的带隙、结构及其发光特性的变化。结果表明:在氢气的氛围中,随着氮气流量的增加,氢原子能够对薄膜缺陷起到抑制作用,并使较低的SiH_4/N_2流量比下呈现富硅态,但却不利于硅团簇的形成。随着氮原子的掺入,Si-N键的含量增大,带隙增大,薄膜内微结构的无序度也增大,薄膜出现了硅与氮缺陷相关的缺陷态发光;随着氮原子进一步增加,出现了带尾态发光,进一步讨论了发光与结构之间的关联。这些结果有助于采用PEXVD制备富硅氮化硅对材料发光与结构特性的优化。 High hydrogenated silicon-rich silicon nitride(SiNx ∶ H)thin films are deposited on the glass and monocrystalline sili-con(110) substrates by plasma enhanced chemical vapor deposition using SiH 4 and H2 as the main reaction gas with doping the N2 .The ultraviolet-visible absorption spectrum ,Fourier transform infrared absorption spectroscopy ,Raman spectroscopy and photoluminescence spectrum are applied to characterize the changes of the band gap ,the microstructure and related photolumi-nescence properties of the nitrogen-doped silicon film .It shows that hydrogen atoms can suppress the defects in the film and make film present silicon-rich under the low SiH4/H2 flow ratio ,but they are not beneficial to the formation of silicon clusters in a hydrogen atmosphere .With the incorporation of nitrogen atoms ,all the content of Si-N bonds ,band gap and the degree of dis-order in the microstructure of the films increase ,films produce light emission related to the defect states .While the content of doped nitrogen atoms are further increased ,it appears the band tail emission .Then the relationships between several light emis-sions and microstructure to be discussed .These results are useful for the optimization of light emission and microstructure for the silicon-rich silicon nitride film material prepared by PECVD .
出处 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第7期2048-2054,共7页 Spectroscopy and Spectral Analysis
基金 国家自然科学基金项目(51262022) 内蒙古师范大学“十百千”人才工程项目(RCPY-2-2012-K-041)资助
关键词 等离子体化学气相沉积 SiNx∶H薄膜 结构 光致发光 PECVD SiN x∶H film Microstructure Photoluminescence
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参考文献4

二级参考文献83

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