碳化硅中嵌入式硅纳米晶的结构与光学性质
应用物理
2020-05-18 v1 材料科学
摘要
在 SiC 基质中 Si 纳米晶（Si NC）量子限域效应的出色展示需要制备具有窄尺寸分布的 Si NC。毫无争议地公认，这种制备是一项困难工作，且多层（ML）结构仅能在狭窄参数范围内适用于此类制备。通过改变化学计量 SiC 势垒层厚度和富 Si 的 SiC 势阱层厚度（均在 3 至 9 nm 之间）并与单层（SL）比较来寻找该参数范围。本研究所处理样品通过等离子体增强化学气相沉积（PECVD）沉积，随后在 1000-1100C 下进行热退火以形成晶体。通过结构与光学表征方法获得关于整个样品面积和深度的体信息：平均 Si NC 尺寸信息由掠入射 X 射线衍射（GIXRD）测量确定。应用傅里叶变换红外光谱（FTIR）深入了解 Si-C 网络结构，并进行分光光度测量以研究吸收系数并估算带隙 。所有测量表明，ML 结构对 Si NC 尺寸、Si-C 网络及吸收性质的影响从属于样品中总体 Si 含量的影响，我们确定总体 Si 含量为结构与光学性质的关键参数。我们将此行为归因于势垒层与势阱层间的互扩散。由于所制备 Si NC 在所有层厚变化下均处于 2-4 nm 目标尺寸范围内，我们建议在未来实验中利用 Si 含量来调节 Si NC 尺寸。
引用
@article{arxiv.2005.07378,
title = {Structural and optical properties of silicon nanocrystals embedded in silicon carbide},
author = {C. Weiss and M. Schnabel and A. Reichert and P. Löper and S. Janz},
journal= {arXiv preprint arXiv:2005.07378},
year = {2020}
}