非晶态半导体中的分形结构

摘要

非晶态半导体硅(α-Si:H)薄膜作为新型的光电子材料,近年来备受关注,发展迅速。但其晶化机理有待深入探索。用分形理论所作的分析表明,在一定条件下,a-Si:H薄膜中形成的微结构具有分形性质。本文计算了分维值,讨论了a-Si:H薄膜结构弛豫(相变)与分形结构形成的关联,和非晶硅薄膜可能的晶化机理。并研究了在高真空中用透射电子显微镜(TEM)及动态方法跟踪观测a-Si:H薄膜原位(in situ)退火过程中发生的晶化现象,获得晶化形貌的显微图像。利用图像处理技术对显微像进行光电转换,A/D转换和数字计算,得到a-Si:H薄膜样品在不同退火条件下,显微象的Sandbox关系曲线。从而获得薄膜中形成不同分形结构的分维。文中给出应用分形理论对非晶态半导体薄膜进行分析的技术细节。