掺铒对激光烧蚀制备纳米硅晶薄膜形貌的影响

摘要

在2×10-4Pa真空下,采用XeCl准分子激光器(波长308 nm),调整激光单脉冲能量密度为3 J/cm2,交替烧蚀高纯单晶硅(Si)靶和铒(Er)靶,通过调整辐照两靶的激光脉冲个数比来控制掺Er浓度,分别在Si衬底和石英衬底上制备了掺Er非晶Si薄膜.在N2气保护下经高温热退火实现纳米晶化,退火时间为30 min.采用扫描电子显微镜(SEM)观察所得到的样品的表面形貌显示,铒掺杂影响着薄膜的表面形貌,与不掺Er情况相比,掺人适量的Er可以在较低的退火温度下得到晶粒尺寸分布更均匀的薄膜;拉曼谱的测量结果表明,在相同的退火温度下,Er的掺入有利于晶粒的长大,但同时降低了薄膜的晶化度,掺Er非晶Si薄膜要实现完全晶化需要更高的退火温度。