a-Si:O:H薄膜微结构及其高温退火行为研究

摘要

以微区Raman散射、X射线光电子能谱和红外吸收对等离子体增强化学气相沉积(PECVD)法制备的氢化非晶硅氧(a-Si:O:H)薄膜微结构及其退火行为进行了细致研究.结果表明a-Si:O:H薄膜具有明显的相分离结构,富Si相镶嵌于富O相之中,其中富Si相为非氢化四面体结构形式的非晶硅(a-Si),富O相为Si,O,H三种原子随机键合形成的SiOx:H(x≈1.35).经1150℃高温退火,薄膜中的H全部释出;SiOx:H(x≈1.35)介质在析出部分Si原子的同时发生结构相变,形成稳定的SiO2和SiOx(x≈0.64);在析出的Si原子参与下,薄膜中a-Si颗粒固相晶化的成核和生长过程得以进行,形成纳米晶硅(nc-Si).研究发现此时的薄膜具有典型的壳层结构,在nc-Si颗粒表面和外围SiO2介质之间存在着纳米厚度的SiOx(x≈0.64)中间相.