1、常壓等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(Plasma-enhanced chemical vapor deposition)是使原料氣體在電場(chǎng)中成為等離子體狀態(tài)，產(chǎn)生化學(xué)上非?；顫姷募ぐl(fā)態(tài)分子、原子、離子和原子團(tuán)等，促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)，在襯底表面上形成薄膜的技術(shù)。本論文采用自行設(shè)計(jì)組裝的常壓介質(zhì)阻擋放電等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積裝備研制具有熒光特性的多孔硅基納米顆粒薄膜。與傳統(tǒng)多孔硅電化學(xué)濕法制備技術(shù)比較，本APECVD方法具有下列特點(diǎn)：襯底適應(yīng)性好，成

2、膜溫度較低，并可在非耐熱有機(jī)襯底上成膜；放電形式簡(jiǎn)單，設(shè)備成本較之低氣壓等離子體設(shè)備大大降低；自行設(shè)計(jì)的交叉梳狀式電極，耗能較低，并且產(chǎn)生的等離子體區(qū)域穩(wěn)定均勻，所形成的氣體通道利于反應(yīng)氣體充分均勻反應(yīng)，可以達(dá)到較優(yōu)的沉積效果；符合光電子器件干法制備的要求，易于與現(xiàn)有微電子工藝結(jié)合。本實(shí)驗(yàn)在夏磊學(xué)長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上有所改進(jìn)，引入脈沖負(fù)偏壓與在位退火的方法調(diào)節(jié)薄膜的微觀結(jié)構(gòu)形態(tài)和性能，制備了新穎結(jié)構(gòu)和藍(lán)紫光發(fā)光特性的多孔硅基納米顆粒硅基薄膜，

3、并從機(jī)理上初步分析了放電條件和薄膜的沉積過(guò)程的關(guān)系。
　　 本文首先研究了沉積條件尤其是偏壓占空比與成膜之間的關(guān)系。利用硅烷(SiH4)以及氬氣、氫氣的混合氣體（其中氬氣95％氫氣5％），通過(guò)APECVD方法制備薄膜，整個(gè)實(shí)驗(yàn)中，介質(zhì)阻擋放電頻率在70-80kHz范圍，電壓值在6-8.5kV范圍。掃描電鏡(scanning electronmicroscope-SEM)測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用脈沖負(fù)偏壓后，硅基薄膜的表面形態(tài)結(jié)構(gòu)由較為

4、緊密的顆粒團(tuán)聚狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗫准{米絮狀結(jié)構(gòu)；且隨著占空比的減小，多孔結(jié)構(gòu)越加明顯。
　　 利用紅外(Fourier transform infrared spectroscopy-FTIR)與拉曼光譜(Raman spectrum)研究了沉積薄膜的化學(xué)結(jié)構(gòu)與特性，F(xiàn)TIR研究的結(jié)果顯示，1070cm-1與800cm-1處分別有較強(qiáng)的Si-O-Si的伸縮振動(dòng)吸收峰和彎曲振動(dòng)峰，說(shuō)明沉積薄膜有明顯的Si-Ox結(jié)構(gòu)。而且，隨占空比的增大

5、，1070cm-1與800cm-1處Si-O-Si的振動(dòng)峰加強(qiáng)，而930cm-1的Si-H彎曲振動(dòng)降低。說(shuō)明占空比增加，Si-O-Si鍵的結(jié)合越來(lái)越明顯。Raman測(cè)試的結(jié)果表明，在低的占空比條件下，薄膜中包含非晶硅和氧化硅。但是當(dāng)占空比升高到0.702時(shí)，非晶硅消失，氧化硅成分增加。在高占空比條件下，Si-O-Si基團(tuán)對(duì)應(yīng)的峰位出現(xiàn)藍(lán)移，說(shuō)明氧化硅顆粒逐漸變小。
　　 沉積過(guò)程的發(fā)射光譜(Optical Emission Sp

6、ectrum-OES)結(jié)果表明，在412nm出現(xiàn)SiH*特征峰，證明放電沉積過(guò)程中存在不同程度的硅烷裂解。將反應(yīng)過(guò)程中加在沉基區(qū)域的脈沖負(fù)偏壓固定在-300V，當(dāng)占空比從0.162增大到0.864時(shí)，隨著占空比的增大，薄膜的紅外光譜顯示Si-O-Si在1070cm-1伸縮振動(dòng)的吸收峰與800cm-1的彎曲振動(dòng)峰都增大，而930cm-1的Si-H彎曲振動(dòng)降低。說(shuō)明占空比增加，Si-O-Si鍵的結(jié)合越來(lái)越明顯。最后簡(jiǎn)要分析了薄膜沉積的機(jī)理。

7、
　　 對(duì)納米多孔硅基薄膜的光致熒光(Photoluminescence)進(jìn)行了分析。發(fā)現(xiàn)，該多孔硅基薄膜的光致發(fā)光的譜線帶主要集中紅光區(qū)，在位退火后藍(lán)紫光區(qū)出現(xiàn)新的峰，主峰值分別在700nm與400nm附近，并且峰較窄，從430nm起存有較明顯的寬峰譜帶，同時(shí)，隨著偏壓的增加，薄膜的發(fā)光強(qiáng)度也有著明顯地增加。根據(jù)SEM的表面結(jié)構(gòu)的結(jié)果分析，此光致熒光現(xiàn)象對(duì)應(yīng)著不同結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的多種發(fā)光機(jī)理。該發(fā)光主要是由于量子限域效應(yīng)和氧缺陷所引