刘金锋
,
刘忠良
,
武煜宇
,
徐彭寿
,
汤洪高
无机材料学报
doi:10.3724/SP.J.1077.2007.00720
利用固源分子束外延(SSMBE)技术, 在Si(111)衬底上异质外延生长3C-SiC单晶薄膜, 通过RHEED、XRD、AFM、XPS等实验方法研究了衬底温度对薄膜结构、形貌和化学组分的影响. 研究结果表明, 1000℃生长的样品具有好的结晶质量和单晶性. 在更高的衬底温度下生长, 会导致大的孔洞形成, 衬底和薄膜间大的热失配使降温过程中薄膜内形成更多位错, 从而使晶体质量变差. 在低衬底温度下生长, 由于偏离理想的化学配比也会导致薄膜的晶体质量降低.
关键词:
碳化硅薄膜
,
Si substrate
,
solid source molecular beam epitaxy
,
substrate temperature
刘忠良
,
任鹏
,
刘金锋
,
徐彭寿
无机材料学报
doi:10.3724/SP.J.1077.2008.00549
利用固源分子束外延(SSMBE)生长技术, 在不同的硅碳蒸发速率比(Si/C)条件下, 在Si(111)衬底上生长SiC单晶薄膜. 利用反射式高能电子衍射(RHEED)、X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)和傅立叶变换红外光谱(FTIR)等实验技术, 对生长的样品形貌和结构进行了研究. 结果表明, 在Si/C比(1.1:1.0)下生长的薄膜样品, XRDω扫描得到半高宽为2.1°; RHEED结果表明薄膜具有微弱的衍射环, 有孪晶斑点. 在Si/C比(2.3:1.0)下生长的薄膜, XRDω扫描得到的半高宽为1.5°, RHEED显示具有Si的斑点和SiC的孪晶斑点. AFM显示在这两个Si/C比下生长的样品表面都有孔洞或者凹坑, 表面比较粗糙. 从红外光谱得出
薄膜存在着比较大的应力. 但在Si/C比(1.5:1.0)下生长的薄膜样品, XRDω 扫描得到的半高宽仅为1.1°; RHEED显示出清晰的SiC的衍射条纹, 并可看到SiC的3×3表面重构, 无孪晶斑点; AFM图像表明, 没有明显的空洞, 表面比较平整. FTIR谱的位置显示, 在此Si/C比下生长的薄膜内应力比较小. 因此可以认为, 存在着一个优化的Si/C比(1.5:1.0), 在这个Si/C比下, 生长的薄膜质量较好.
关键词:
硅碳比
,
SiC
,
Si substrate
,
solid source molecular beam epitaxy
刘忠良
,
刘金锋
,
任鹏
,
李锐鹏
,
徐彭寿
,
潘国强
无机材料学报
doi:10.3724/SP.J.1077.2008.00928
在衬底温度为1000℃条件下, 利用固源分子束外延(SSMBE)技术在Si衬底上生长3C-SiC单晶薄膜. RHEED结果显示在Si(111)上所生长的SiC薄膜为3C-SiC, 并与衬底的取向基本一致. 采用同步辐射掠入射X射线衍射(GID)技术并结合常规X射线衍射(XRD)研究了SiC薄膜内的应变和晶体质量. 常规衍射的联动扫描曲线得到薄膜处于双轴张应变状态. 3C-SiC薄膜和Si衬底的晶格失配和热膨胀系数失配是导致双轴张应变的原因. 根据不同角度的掠入射衍射Phi扫描的摇摆曲线结果, 发现薄膜晶体质量在远离SiC/Si界面区变好. 这是由于SiC薄膜中的缺陷随着远离界面逐渐减少的原因. GID和XRD的摇摆曲线结果表明薄膜中镶嵌块的倾斜大于扭转, 表明SiC薄膜在面内的晶格排列要比垂直方向更加有序.
关键词:
X射线衍射
,
GID
,
Si
,
SiC
,
SSMBE
刘金锋
,
刘忠良
,
武煜宇
,
徐彭寿
,
汤洪高
无机材料学报
doi:10.3321/j.issn:1000-324x.2007.04.030
利用固源分子束外延(SSMBE)技术,在Si(111)衬底上异质外延生长3G-SiC单晶薄膜,通过RHEED、XRD、AFM、XPS等实验方法研究了衬底温度对薄膜结构、形貌和化学组分的影响.研究结果表明,1000℃生长的样品具有好的结晶质量和单晶性.在更高的衬底温度下生长,会导致大的孔洞形成,衬底和薄膜间大的热失配使降温过程中薄膜内形成更多位错,从而使晶体质量变差.在低衬底温度下生长,由于偏离理想的化学配比也会导致薄膜的晶体质量降低.
关键词:
碳化硅薄膜
,
硅衬底
,
固源分子束外延
,
衬底温度
刘忠良
,
任鹏
,
刘金锋
,
徐彭寿
无机材料学报
doi:10.3321/j.issn:1000-324X.2008.03.026
利用固源分子束外延(SSMBE)生长技术,在不同的硅碳蒸发速率比(Si/C)条件下,在Si(111)衬底上生长SiC单晶薄膜.利用反射式高能电子衍射(RHEED)、X射线衍射(XRD),原子力显微镜(AFM)和傅立叶变换红外光谱(FTIR)等实验技术,对生长的样品形貌和结构进行了研究.结果表明,在Si/C比(1.1:1.0)下生长的薄膜样品,XRD ω扫描得到半高宽为2.1°;RHEED结果表明薄膜具有微弱的衍射环,有孪晶斑点.在Si/C比(2.3:1.0)下生长的薄膜,XRD ω扫描得到的半高宽为1.5°,RHEED显示具有Si的斑点和SiC的孪晶斑点. AFM显示在这两个Si/C比下生长的样品表面都有孔洞或者凹坑,表面比较粗糙.从红外光谱得出薄膜存在着比较大的应力.但在si/C比(1.5:1.0)下生长的薄膜样品,XRD ω扫描得到的半高宽仅为1.1°;RHEED显示出清晰的SiC的衍射条纹,并可看到SiC的3×3表面重构,无孪晶斑点;AFM图像表明,没有明显的空洞,表面比较平整.FTIR谱的位置显示,在此Si/C比下生长的薄膜内应力比较小.因此可以认为,存在着一个优化的Si/C比(1.5:1.0),在这个Si/C比下,生长的薄膜质量较好.
关键词:
硅碳比
,
碳化硅
,
硅衬底
,
固源分子束外延
刘忠良
,
刘金锋
,
任鹏
,
李锐鹏
,
徐彭寿
,
潘国强
无机材料学报
doi:10.3321/j.issn:1000-324X.2008.05.013
在衬底温度为1000℃条件下,利用固源分子束外延(SSMBE)技术在Si衬底上生长3C-SiC单晶薄膜.RHEED结果显示在Si(111)上所生长的SiC薄膜为3C-SiC,并与衬底的取向基本一致.采用同步辐射掠入射X射线衍射(GID)技术并结合常规X射线衍射(XRD)研究了SiC薄膜内的应变和晶体质量.常规衍射的联动扫描曲线得到薄膜处于双轴张应变状态.3C-SiC薄膜和Si衬底的晶格失配和热膨胀系数失配是导致双轴张应变的原因.根据不同角度的掠入射衍射Phi扫描的摇摆曲线结果,发现薄膜晶体质量在远离SiC/Si界面区变好.这是由于SiC薄膜中的缺陷随着远离界面逐渐减少的原因.GID和XRD的摇摆曲线结果表明薄膜中镶嵌块的倾斜大于扭转,表明SiC薄膜在面内的晶格排列要比垂直方向更加有序.
关键词:
X射线衍射
,
掠入射衍射
,
硅
,
碳化硅
,
固源分子束外延
