不同衬底温度下预沉积Ge对SiC薄膜生长的影响(2)

2.3、FTIR结果

　　为了进一步研究不同温度下沉积Ge 对生长的薄膜质量的影响,进行了红外吸收光谱的研究。图3 给出了样品的红外吸收谱图。从图中可以看出,每个样品都有一个显著的吸收峰,这些峰对应于SiC薄膜的Si-C 键的TO声子峰。比较四个样品TO峰的位置(具体的峰值见表1) ,可以发现未沉积Ge的样品TO峰的位置大约是在792.8cm^{- 1}处,然而不同温度下沉积Ge 的样品的TO 峰的位置相对于未沉积Ge 的样品向高频方向有不同程度的偏移,且越来越接近于单晶SiC 的TO 峰的位置(796.2cm^{- 1}) 。700 ℃沉积Ge 的样品的振动峰的位置最接近自由单晶的TO峰的位置。

图3 　未沉积Ge和不同温度下沉积Ge的样品的红外谱图

　　一般说来,薄膜内应力能引起TO峰偏移。这说明未沉积Ge的样品的缺陷比较多,相应的薄膜内的应力也比较大。但是对于在不同预沉积温度下生长Ge 的样品来说,Ge 的存在抑制了Si 的扩散,减少了孔洞的形成,降低了薄膜内的应力 。比较这四个样品的半高宽和峰的形状,可以发现,未沉积Ge 样品的峰很不对称,半高宽非常的大。对于不同沉积温度Ge的样品,随着温度的提高,不但声子峰的半高宽变小而且峰形也变的更加对称。这进一步说明700 ℃沉积Ge 的样品的薄膜的结晶质量比较好,而未沉积Ge 的样品的薄膜的结晶质量最差。这个结果和前面的RHEED 及AFM的结果是一致的。

表1 样品的表面粗糙度,摇摆曲线半高宽和红外吸收峰位置具体值

2.4、XRD 结果

　　研究不同温度下沉积Ge 对薄膜单晶质量的影响,对样品进行了XRD(ω scan) 的测试。图4 是四个样品的摇摆曲线的谱图,表1 给出了具体的摇摆曲线半高宽的值。由图4 和表1 ,可以看到未沉积Ge的样品的半高宽最大(2.50°) ,其余三个样品,随着预沉积Ge 的温度的升高,半高宽在逐渐变小,在700 ℃沉积Ge 的样品的半高宽最小(1.75°) 。根据预沉积温度样品的半高宽的变化趋势,可以得到随着预沉积Ge 的温度的提高,薄膜的单晶的质量在逐渐的变好。这与前面的AFM 和FTIR 测试是一致的且与Morales F M和Masri P也是一致的。

图4 　未沉积Ge和不同温度下预沉积Ge的摇摆曲线图

3、结论

　　利用SSMBE 技术在未沉积Ge 和改变衬底温度沉积Ge 的条件下生长了SiC薄膜。测试结果表明:与未沉积Ge的SiC薄膜相比,在不同衬底温度下预沉积Ge 所生长的薄膜的质量有了明显改善,而且预沉积温度越高,薄膜的质量越好。Ge 的预沉积确实阻止了Si 的扩散,减少了空洞的形成。随着预沉积温度的升高,在界面处,更多的Ge向着Si衬底扩散,与Si 形成了Si₂Ge 相,进而与后续蒸发的C 形成合适组分的Si _{1 - x - y} Ge_xC_y ,从而使得更多的应力被释放,调节了晶格失配,因此进一步改善了薄膜的质量。