薄膜硅材料的重离子辐照改性研究

选择具有重要应用价值的纳米晶硅及非晶硅薄膜材料，对比研究了快重离子辐照薄膜Si材料所引起的辐照效应，主要有如下工作： 1) 用等离子增强化学气相沉积法(PECVD)以及常压化学气相沉积法(APCVD)在玻璃衬底上制备纳米晶硅薄膜(nc-Si)与非晶硅(a-Si)薄膜。制备的nc-Si和a-Si薄膜的厚度分别为∼200 nm和∼400 nm。 2) 室温下，用94 MeV的Xe离子辐照nc-Si和a-Si薄膜以及单晶硅(c-Si，晶向(100)，电阻率0.001 Ω·cm，作为对比样品)，辐照量分别为1.0×1011、1.0×1012 和1.0×1013 ions/cm2。所有样品均在室温下用UV/VIS/NIR光谱仪、Raman谱仪进行检测分析，对比研究纳米晶、非晶、单晶硅样品的光学性能及结构的变化。 3) 通过UV/VIS/NIR谱，我们得到了不同结构硅材料的光学带隙值及折射率随辐照量的变化规律。通过分析硅材料辐照前后Raman谱的变化，讨论了不同晶体结构的影响。 4) 结合UV/VIS/NIR与Raman结果初步讨论了硅材料结构影响辐照效应的机理。对于a-Si薄膜样品，辐照可能引起了样品局域的再结晶。对于nc-Si薄膜样品，Xe离子辐照先引起nc-Si晶粒的破碎，使样品出现非晶化过程，然后再遵从a-Si薄膜样品中离子辐照效应变化规律