余宏
,
谢泉
,
肖清泉
,
陈茜
功能材料
采用电阻式热蒸发方法和退火工艺制备出了Mg2Si半导体薄膜.研究了退火时间对Mg2Si薄膜的形成和结构的影响.首先在Si(111)衬底上沉积380nm Mg膜,然后在退火炉低真空10-1～10-2Pa氛围400℃退火,退火时间分别为3、4、5、6和7h.通过X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)和拉曼光谱仪对薄膜的结构、形貌和光学性质进行了表征.结果表明,采用电阻式热蒸发方法成功地制备了半导体Mg2Si薄膜,Mg2Si薄膜具有Mg2Si(220)的择优生长特性.最强衍射峰出现在40.12°位置,随着退火时间的延长,Mg2Si (220)衍射峰强度先逐渐变强后变弱,退火4h时该峰强度最强.在256和690cm-1附近有两个Mg2Si拉曼特征峰,退火时间为4和7h时,256cm-1附近Mg2Si拉曼特征峰较强.
关键词:
Mg2Si薄膜
,
热蒸发
,
退火时间
,
择优生长
肖清泉
,
谢泉
,
余志强
,
赵珂杰
材料导报
采用磁控溅射技术和退火工艺制备出Mg2Si半导体薄膜,研究了退火时间对Mg2Si薄膜的形成和结构的影响.首先在Si(111)衬底上溅射沉积380nm Mg膜,然后在退火炉内氩气氛围500℃退火,退火时间分别为3.5h、4.5h、5.0h、5.5h、6.0h.采用X射线衍射和扫描电镜对薄膜的结构和形貌进行了表征.结果表明,采用磁控溅射方法成功地制备了环境友好的半导体Mg2Si薄膜.Mg2Si薄膜具有Mg2Si(220)的择优生长特性,最强衍射峰出现在40.12°位置;随着退火时间的延长,Mg2Si外延薄膜的衍射峰强度先逐渐增强后逐渐减弱,退火5h后,样品的衍射峰最强.Mg2Si晶粒随着退火时间的延长,先逐渐增大,退火5h后逐渐减小.
关键词:
Mg2Si薄膜
,
择优生长
,
磁控溅射
,
退火
房迪
,
肖清泉
,
廖杨芳
,
袁正兵
,
王善兰
,
吴宏仙
材料导报
doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2017.04.003
采用磁控溅射技术和退火工艺在钠钙玻璃衬底上制备了Mg2Si半导体薄膜,研究了Mg膜厚度对Mg2Si薄膜结构及其电学性质的影响.在钠钙玻璃上分别溅射两组相同厚度(175 nm)的P-Si和N-Si膜,然后在其上溅射不同厚度Mg膜(240nm、256nm、272nm、288nm、304nm),低真空退火4h制备一系列Mg2Si半导体薄膜.通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、霍尔效应测试仪对Mg2Si薄膜的晶体结构、表面形貌、电学性质进行表征与分析.结果表明:采用磁控溅射技术在钠钙玻璃衬底上成功制备出以Mg2Si (220)为主的Mg2Si薄膜.随着沉积Mg膜厚度的增加,Mg2Si衍射峰逐渐增强,薄膜表面更连续,电阻率逐渐减小,霍尔迁移率逐渐降低,载流子浓度逐渐增加.此外,Si膜导电类型和Mg膜厚度共同影响Mg2Si薄膜的导电类型.溅射N-Si膜时,Mg2Si薄膜的导电类型随着Mg膜厚度的增加由P型转化为N型;溅射P-Si膜时,Mg2Si薄膜的导电类型为P型.可以控制制备的Mg2Si半导体薄膜的导电类型,这对Mg2Si薄膜的器件开发有着重要的指导意义.
关键词:
钠钙玻璃
,
Mg2Si薄膜
,
膜厚
,
磁控溅射
陈志坚
,
李建新
,
周白杨
,
温翠莲
中国有色金属学报
采用射频磁控溅射Mg-Si二元复合靶制备Mg2Si热电薄膜,研究溅射功率、真空退火温度及退火时间对其性能的影响,探究较优的Mg2Si薄膜制备工艺.利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、霍尔效应测试仪、薄膜Seebeck系数测量系统对薄膜特性进行测试.由薄膜断面的能谱分析可知,Mg、Si元素在薄膜中分布均匀,且薄膜中Mg与Si摩尔比为2∶1,与Mg2Si相的组成摩尔比相符;XRD测试结果表明,溅射功率、真空退火温度及退火时间对薄膜的成膜质量均有影响.霍尔效应测试及Seebeck系数测量结果表明:所制备的Mg2Si薄膜均为n型半导体薄膜,其Seebeck系数的取值范围为-278.648～-483.562 μV/K,薄膜电导率的取值范围为1.240～46.926 S/cm;120 W溅射功率下沉积的Mg2Si薄膜经400℃真空退火保温3h后,获得最大功率因子,其值为0.364 mW/(m·K2).
关键词:
Mg2Si薄膜
,
射频磁控溅射
,
工艺优化
,
热电性能
