硅碳棒自组装生长机理及自组装生长控制研究
1.以金属Ni作为催化剂,SiH4和C2H2作为反应气体,以Si为基片在高温下合成硅碳棒晶须,研究了VLS生长机理,以及温度、气压、催化剂厚度等工艺条件对硅碳棒晶须生长的影响。
2.开展了3C-硅碳棒微米柱阵列的自组装生长研究
利用VLS生长机理合成的硅碳棒晶须,由于生长初期,Ni-Si小液滴在基片表面随机的生成,使得生长出的硅碳棒晶须杂乱无章。为了实现硅碳棒的定位生长,我们采用半导体刻蚀技术,在Si基片上形成圆孔阵列,并在圆孔中填入金属Ni作为催化剂,制备并表征了3C-硅碳棒微米柱阵列,并在微米柱阵列生长的基础上,实现了毫米尺度的长条状硅碳棒薄膜选择性外延生长。同时,我们以金属Ni做催化剂,利用VLS生长机理,在Si基片上异质外延生长了3C-硅碳棒薄膜。
3.开展了硅碳棒薄膜的VLS自组装外延生长研究
生长硅碳棒微米柱的研究中发现,在高温下,大面积液滴有可能会在基片表面运动,从而导致硅碳棒微米柱的横向生长,形成了大面积的硅碳棒薄膜。因此,如果能在整个基片表面引入液相,则可以利用VLS机理生长薄膜。我们以液相Si作为催化剂,利用“两步法外延工艺”,高温下同质外延生长6H-硅碳棒薄膜,在薄膜表面封闭微管的同时,抑制了表面台阶的形成,提高了表面平整度。
4.开展了多孔硅碳棒薄膜缓冲层研究
利用MTS作为反应气体,在Si基片上生长3C-硅碳棒薄膜,研究了生长温度、流量等反应条件对多孔硅碳棒薄膜生长的影响;在此基础上,为了释放Si基片与硅碳棒薄膜之间的应力,开展了以多孔硅碳棒作为缓冲层,在Si (100)基片上外延3C-硅碳棒薄膜的研究。www.zbqunqiang.cn
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