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电阻式热蒸发制备Fe3Si薄膜的退火工艺研究

电阻式热蒸发制备Fe3Si薄膜的退火工艺研究

引用

作者：刘栋贵州大学

学位级别：硕士

在这个高速发展的社会,数字化、智能化、小型轻便以及高频甚至超高频是电子信息设备发展的主要方向,薄膜材料应运而生,而Fe3Si薄膜材料凭借其高居里温度和高自旋极化率在自旋电子器件领域拥有广阔的应用前景。本文采用电阻式热蒸发和真... 详细信息

在这个高速发展的社会,数字化、智能化、小型轻便以及高频甚至超高频是电子信息设备发展的主要方向,薄膜材料应运而生,而Fe3Si薄膜材料凭借其高居里温度和高自旋极化率在自旋电子器件领域拥有广阔的应用前景。本文采用电阻式热蒸发和真空退火方法制备铁磁性Fe3Si薄膜材料,研究衬底选择合金配比和退火工艺对铁磁性Fe3Si薄膜的形成的影响。研究结论如下:(1)在Si(111)衬底上蒸镀铁硅不同原子配比2.5:1、2.75:1、3:1、3.25:1、3.5:1的Fe-Si混合薄膜,在退火温度50050℃条件下退火2小时,根据X射线衍射(XRD)数据分析可知,退火温度为800℃,铁硅原子配比3:1时,在Si衬底上得到了的相对好的Fe3Si薄膜,而其余的XRD数据并不理想是因为Si衬底中的Si原子在高温下扩散进入蒸镀薄膜层,使得蒸镀上薄膜的原子配比不易控制。(2)在石英衬底上蒸镀铁硅不同原子配比2.5:1、2.75:1、3:1、3.25:1、3.5:1的Fe-Si混合薄膜,在退火温度50050℃条件下退火2小时,根据X射线衍射(XRD)数据分析可知,退火温度为900℃,铁硅原子配比3:1和3.25:1时,在石英衬底上得到了的单一相的Fe3Si薄膜。(3)在石英衬底上蒸镀Fe:Si原子配比3:1的样品经退火温度70050℃退火2小时的薄膜的扫描电子显微镜(SEM)数据分析可知,退火温度70050℃的条件下薄膜结晶,850℃条件下的结晶更加致密有序,当退火温度升高到900℃条件下,结晶体更小,薄膜变致密。退火温度继续升高到950℃,结晶体融合在一起,薄膜表面变的粗糙。薄膜的电阻率和方块电阻随着退火温度的变化先升高后下降。

关键词： Fe3Si薄膜电阻式热蒸发真空退火 X射线衍射扫描电子显微镜

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Mg2Ge半导体薄膜的电阻式热蒸发制备研究

Mg2Ge半导体薄膜的电阻式热蒸发制备研究

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作者：侯亮亮贵州大学

学位级别：硕士

MgGe半导体材料是一种新型环保材料,MgGe材料具有高的塞贝克系数、高电导率和低热导率等特点,是高性能的中高温热电材料,作为锂离子电池阳极材料也有很大的应用价值。MgGe具有高硬度,耐腐蚀性和耐高温性等优点,是非常有潜力的金属基复... 详细信息

MgGe半导体材料是一种新型环保材料,MgGe材料具有高的塞贝克系数、高电导率和低热导率等特点,是高性能的中高温热电材料,作为锂离子电池阳极材料也有很大的应用价值。MgGe具有高硬度,耐腐蚀性和耐高温性等优点,是非常有潜力的金属基复合材料。本文对电阻式热蒸发方法和磁控溅射方法制备MgGe半导体薄膜的制备工艺进行了系统地研究,确定了相对适宜的热处理条件和溅射工艺参数。采用磁控溅射方法在Ge、石英玻璃和蓝宝石衬底上制备MgGe半导体薄膜,研究了不同衬底下薄膜的生长,成功在Ge和石英玻璃衬底上生长出了单一相的半导体MgGe薄膜。采用X-射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、拉曼光谱仪对所制备的薄膜进行了表征。分析了电阻式热蒸发沉积Mg/Ge样品在不同退火条件退火时,退火条件对MgGe薄膜晶体结构和表面形貌的影响,确定了MgGe薄膜生长较为适宜的退火条件,即退火温度为400℃,退火时间为5 h。分析了磁控溅射沉积Mg/Ge样品在400℃退火5 h时,溅射参数对MgGe薄膜晶体结构和表面形貌的影响,确定了在Ge衬底上生长MgGe薄膜较为适宜的溅射工艺参数,即溅射功率为90 W、溅射气压为3 Pa和氩气流量为20sccm。分析了在石英玻璃和蓝宝石衬底上磁控溅射Mg/Ge样品在退火5 h时,退火温度对MgGe薄膜晶体结构和表面形貌的影响,确定了在石英玻璃和蓝宝石衬底上生长MgGe薄膜较为适宜的退火条件为400℃退火5 h。最后采用显微共焦拉曼光谱仪对电阻式热蒸发法和磁控溅射法所制备的MgGe薄膜进行光学表征和分析。结果表明,在248和550cm附近有两个拉曼活性峰,这与MgGe的拉曼特征峰峰位相一致。

关键词： Mg2Ge半导体薄膜电阻式热蒸发退火工艺磁控溅射溅射工艺不同衬底拉曼光谱

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