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多孔硅碳棒的小孔尺寸和密度

2022-02-16 16:42:09     点击:

    多孔硅碳棒生长研究实验中,将温度控制为1100℃HZ流量为100sccmMTS流量保持为20scan生长时间为1小时,当到达生长温度后,通入MTS和场生长结束后的样品表面形貌如图6一所示。从6-2(a)中非常清晰地看到,在较为平整的薄膜表面形成了许多大小不一的小孔。对小孔进行放大分析发现,小孔大小不一,且内壁非常粗糙,如图6-2(b)和(c)所示.对生长出的薄膜进行XRD扫描,分析图谱如图6-3所示。图谱中在20=33.00和69.40处分别存在Si(200)和Si(400)对应的衍射峰,这是Si基片峰;在20=35.10和41.60分别对应SiC(111)和SiC(200),也就是说图谱中除'Si基片峰和SiC峰没有其他物质的峰位出现。分析结果表明,生长出的多孔薄膜为硅碳棒,并且在薄膜中存在(111)和((200)两种取向。多孔硅碳棒的出现,主要是由于以下两个原因造成的:在生长初期,硅碳棒的生长主要依赖于SiC成核区的形成,与一般的CVD一样,会有大量来自基片的Si原子进入SiC成核区,并且在薄膜生长以后在Si基片和硅碳棒之间形成大量的“孔洞”缺陷,如果当“孔洞”非常大时,就会在外延的硅碳棒表面形成孔洞,这是形成SiC多孔薄膜的一个原因,但不是主要原因;另一个原因是采用MTS作为反应气体,会发生以下反应:CH3SiCl3g"SiCs+3HC18在高温下,大量的CH3SiCl3分解生成HCI气体,而HCl气体会腐蚀Si基片,使得Si基片表面粗糙化。在生长过程中,整个反应室始终有大量的HCI气体存在,不仅影响SiC的成核,而且由于对Si基片的持续腐蚀作用,使得生长的硅碳棒形貌为多孔状,这是多孔硅碳棒形成的主要原因.多孔硅碳棒与Si基片结合的并不紧密,如图6一所示,从样品断面可以看出,在硅碳棒与Si基片界面处存在大量的缺陷,薄膜与基片之间的附着性并不好.了研究生长温度对多孔硅碳棒生长的影响,把MTS和珑流量固定为20scan和100scan,生长时间为1小时.实验结果如图6-5所示,从图中可以清楚地看到,随着反应温度的增加,生长出多孔硅碳棒的小孔尺寸越来越大,越来越密。实际上,温度越高,MTS的反应越剧烈,生成的HCI气体也越多,在1200℃下,大量的HC1气体对Si基片的腐蚀更加严重,使得生长出多孔硅碳棒的小孔尺寸和密度都变大,表明较高温度有利于多孔硅碳棒的合成. www.zbqunqiang.cn



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