半導(dǎo)體薄膜材料的制備研究現(xiàn)狀

薄膜半導(dǎo)體材料制備研究現(xiàn)狀小組成員：XXX薄膜制備方法按物理、化學(xué)角度來分，有：

利用蒸發(fā)、濺射沉積或復(fù)合的技術(shù)，不涉及到化學(xué)反應(yīng),成膜過程基本是一個(gè)物理過程而完成薄膜生長過程的技術(shù),以PVD為代表。一、物理成膜1.定義2.成膜方法與工藝真空蒸發(fā)鍍膜（包括脈沖激光沉積、分子束外延）濺射鍍膜離子成膜2.1真空蒸發(fā)鍍膜工藝方法（1）對于單質(zhì)材料，按常見加熱方式有電阻加熱、電子束加熱、高頻感應(yīng)加熱、電弧加熱和激光加熱。1）電阻加熱2）電子束加熱

3）高頻感應(yīng)加熱4）電弧加熱5）激光加熱6）分子束外延(MBE)

7）脈沖激光沉積(PLD)2.2濺射鍍膜（sputteringdeposition）

濺射鍍膜：是指在真空室中，利用荷能粒子轟擊鍍料表面，使被轟擊出的粒子在襯底上沉積的技術(shù)。（1）直流濺射鍍膜（陰極濺射）（2）射頻濺射鍍膜（3）磁控濺射鍍膜（4）離子束濺射+-2.3離子成膜1).離子鍍及其原理：

真空蒸發(fā)與濺射結(jié)合的鍍膜技術(shù)，在鍍膜的同時(shí)，采用帶能離子轟擊基片表面和膜層，使鍍膜與離子轟擊改性同時(shí)進(jìn)行的鍍膜技術(shù)。

即利用氣體放電產(chǎn)生等離子體，同時(shí)，將膜層材料蒸發(fā)，一部分物質(zhì)被離化，在電場作用下轟擊襯底表面（清洗襯底），一部分變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)的中性粒子，沉積于襯底表面成膜。（1）空心陰極離子鍍（HCD）（2）多弧離子鍍2).離子鍍的分類二、

化學(xué)氣相沉積(CVD)氣相沉積過程中沉積粒子來源于化合物的氣相分解反應(yīng)，因此，稱為化學(xué)氣相沉積（CVD），否則，稱為物理氣相沉積（PVD）。2.1化學(xué)氣相沉積的基本概念900°C2.2分類2.3CVD的化學(xué)反應(yīng)700-1000℃熱分解反應(yīng) SiH4———

Si+2H2氧化還原反應(yīng) SiHCl3+H2——

Si+3HCl歧化反應(yīng) 2SiI2——Si

+SiI43.1液相外延假設(shè)溶質(zhì)在液態(tài)溶劑內(nèi)的溶解度隨溫度降低而減小，那么當(dāng)溶液飽和后再被冷卻時(shí)，溶質(zhì)析出，若有襯底與飽和溶液接觸，則溶質(zhì)會在適當(dāng)?shù)臈l件下外延生長在襯底上。三、其他方法Electrochemicalpreparationandcharacterizationofthree-dimensionalnanostructuredSn2S3semiconductorfilmswithnanorodnetwork帶有納米棒網(wǎng)絡(luò)的三維納米結(jié)構(gòu)硫化錫半導(dǎo)體薄膜的電化學(xué)制備方法與特性制備原理：電沉積的理論基礎(chǔ)是電解定律。當(dāng)電流通過電解質(zhì)溶液時(shí)，與電源正極相連的陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，與電源負(fù)極相連的陰極發(fā)生還原反應(yīng)，在穩(wěn)態(tài)條件下，電子將全部參加反應(yīng)，在電極表面形成沉積層。制備過程：

在含有30mMSncl2、100mMNa2S2O3、60mMK4P2O4、的溶液中，PH值用HCl稀釋，所有物質(zhì)采用分析純濃度，沉積在三電極體系中發(fā)生，采用恒電壓沉積Sn2S3薄膜。

采用ITO導(dǎo)電玻璃作為工作電極，pt片作輔助電極，標(biāo)準(zhǔn)甘汞電極作為參考點(diǎn)擊；工作電極和輔助電極用丙酮和乙醇超聲反復(fù)清洗，然后再用蒸餾水清洗，沉積過程要攪拌著保持30℃的溫度20分鐘，電壓-0.8V，有效沉積面積是1×2cm2，最后在Ar氣環(huán)境中，溫度在250℃下退火60分鐘。

實(shí)驗(yàn)原理圖：

從XRD圖中可以看出，沉積的Sn2S3薄膜，除了襯底ITO的衍射峰之外，在31.9°,32.5°和37.9°這三個(gè)角度還含有相對斜方晶系的Sn2S3的衍射峰，對應(yīng)于(211),(240)和(250)面，(211)晶面有最大的結(jié)構(gòu)系數(shù)1.845，并可以算出晶粒尺寸大約25nm。熱處理之后的衍射峰強(qiáng)度有所增加，此外，在斜方晶系的Sn2S3薄膜的27.6°,30.9°和33.5°處還有三個(gè)衍射峰,對應(yīng)于(230),(310)和(150)面，(310)晶面有最大的結(jié)構(gòu)系數(shù)2.269，并可以算出晶粒尺寸大約30nm。熱處理提高了薄膜的結(jié)晶度

圖a展現(xiàn)了一個(gè)密集的表面覆蓋的顆粒形態(tài)，顆粒尺寸范圍大概是50-100nm，一些立方顆粒長度達(dá)到大于300nm。

圖b展現(xiàn)了熱處理后的薄膜呈現(xiàn)一種棒狀納米結(jié)構(gòu)，直徑大約50-100nm，長度大約1000nm，沿著不同方向分布著，中間夾著很深的空隙，形成一種納米網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

該過程是一個(gè)熔融再結(jié)晶的過程。微觀形貌根據(jù)曲線的切線和X軸的交點(diǎn)可以得出，沉積得到的薄膜能帶隙是1.87eV，而熱處理的能帶隙是1.65eV，發(fā)現(xiàn)熱處理之后的能帶隙減小了，這是半導(dǎo)體薄膜的一個(gè)正常現(xiàn)象，這是由于Sn2S3薄膜的晶體尺寸的增加導(dǎo)致的。能帶隙電氣性能有錫空穴的形成P型半導(dǎo)體，有硫空穴的形成N型半導(dǎo)體，熱處理后的Sn2S3薄膜的載流子遷移率高是由于形成了納米網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。FabricationandCharacterizationofMetal/Insulator/SemiconductorStructures

BasedonTiO2andTiO2/SiO2ThinFilmsPreparedbyLow-Temperature

ArcVaporDeposition電弧蒸汽低溫沉積（LTAVD）是一種物理氣相沉積方法SchematicdiagramofLTAVD制備過程首先將N型硅襯底加熱到900℃，由于快速熱氧化作用在其表面生成SiO2薄膜，然后通過低溫電氣相沉積將TiO2薄膜沉積在N型Si和Si/SiO2襯底上。

低溫電