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[硕士论文] 高景波
电气工程 大连理工大学 2019(学位年度)
[硕士论文] 姜静子
测试计量技术及仪器 浙江理工大学 2019(学位年度)
[硕士论文] 刘宁
控制工程 哈尔滨理工大学 2019(学位年度)
[硕士论文] 石雪龙
材料工程 青岛科技大学 2019(学位年度)
[硕士论文] 李新颖
材料科学与工程 哈尔滨工业大学 2018(学位年度)
[硕士论文] 李旭
材料加工工程 西安理工大学 2018(学位年度)
[硕士论文] 陈炳坤
物理学 长春理工大学 2018(学位年度)
[硕士论文] 李亚军
材料科学与工程 河南科技大学 2018(学位年度)
[硕士论文] 王宇杰
软件工程 华中科技大学 2018(学位年度)
[硕士论文] 荔靖
模式识别与智能系统 东北大学 2016(学位年度)
[硕士论文] 崔东庆
材料物理与化学 汕头大学 2017(学位年度)
摘要:金属诱导非晶硅晶化是一种具有潜力的多晶硅薄膜制备方法。纳米尺寸下的金属/非晶硅薄膜系统的晶化现象,涉及到薄膜界面的扩散以及薄膜体系中界面发生的相变。对于无硅化物生成的共晶系金属诱导非晶硅晶化体系,已通过界面热力学计算薄膜体系的界面自由能,并利用不同体系下自由能的变化,定量分析了该体系的相变机制。本文针对可形成硅化物的金属铜(镍)诱导非晶硅晶化机制进行研究,通过改变Cu/Si、Ni/Si双层薄膜系统的制备参数和退火条件来研究系统的晶化现象,利用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)和磁控溅射制备了纳米尺寸下的Cu/Si、Ni/Si双层薄膜系列样品。利用常规退火法和高真空快速退火法对样品进行退火处理,利用拉曼、XRD和透射电子显微镜等对样品进行表征分析。实验研究了退火温度、金属硅化物、薄膜层序、金属层厚度、退火时间以及非晶硅的沉积温度等方面对金属诱导晶化的影响,同时利用界面热力学理论解释其晶化机制。
  利用常规退火法对样品进行热处理发现,当温度在550℃时,非晶硅会发生晶化。退火过程中,系统先生成稳定的金属硅化物,当温度达到一定时非晶硅才会发生晶化。利用透射电子显微镜可以观察到金属/非晶硅双层薄膜系统中,原有的金属层已经被多晶硅替代,而金属则掺杂在多晶硅层中。同时在镍硅系统中观察到了金属镍或者镍的硅化物向非晶硅层中扩散。而界面热力学计算得到的晶体硅在界面或者晶界中成核的临界厚度,解释了非晶硅在Cu/a-Si和Ni/a-Si薄膜体系中的成核位置以及金属诱导非晶硅晶化的机制。
  利用高真空快速退火法对Cu/Si和Ni/Si系列样品进行热处理发现,高真空快速退火法可以明显的降低系统的晶化温度和缩短晶化所需时间。在Cu/Si和Ni/Si系列样品中,250℃退火1h样品即可发生晶化,在350℃下退火10min样品即可发生晶化。实验数据表明:在Cu/Si系统中,衬底温度低时,系统的结晶温度低,结晶效果好;金属层越厚时,金属硅化物的相越明显,生成的晶体硅尺寸也越大。在Ni/Si系统中,非晶硅的沉积温度对样品的晶化效果影响并不显著;当金属层厚度增加时,晶体硅的尺寸先降低后增加。辉光放电发射光谱仪对样品的层结构进行深度剖析可以得出金属/非晶硅的互扩散速率随着退火温度升高而提高。在铜硅系统中,铜原子向非晶硅层中均匀的扩散。在镍硅系统中,当退火温度在250℃时,原有的镍层被硅和镍混合占据,当退火温度继续升高时,出现镍硅的层交换现象。
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