对靶溅射沉积a-SiN:H薄膜：微结构与光学特性研究

"a-SiN:H薄膜的对靶溅射沉积及微结构特性研究" 本文主要探讨了通过对靶磁控反应溅射技术制备氢化非晶氮化硅(a-SiN:H)薄膜的过程及其微结构和键合特性的研究。在硅(100)和石英衬底上，利用N2和H2作为反应气体，可以在较低的衬底温度（Ts<250℃）下制得低表面粗糙度和高光学透过率的a-SiN:H薄膜。这表明等离子体反应溅射技术对于在温和条件下制备高质量薄膜具有显著优势。 通过对薄膜的分析，发现随着衬底温度的增加，薄膜的厚度会减小，光学带隙Eg增大，同时薄膜的无序度降低。这一现象可以解释为高温下衬底表面原子的迁移率提高，导致薄膜的生长模式发生改变。使用FTIR（傅里叶红外透射光谱）分析揭示了薄膜主要由Si-N、Si-H和N-H键合结构组成。随着衬底温度的上升，薄膜中的键合氢含量减少，但整体键密度和Si-N键密度增加。这些变化反映了薄膜内部化学键结构的调整。 氢化非晶氮化硅(a-SiN:H)薄膜因其优良的光学和化学稳定性，在硅基太阳能电池中扮演着重要角色。作为减反射层，它能够有效减少入射光的反射，从而提高太阳能电池的光捕获效率。此外，这种薄膜也被广泛应用在硅基半导体器件和集成电路中，因为它可以提供保护，防止器件受到环境因素的影响。 这项研究的成果对于优化a-SiN:H薄膜的制备工艺具有重要意义，特别是在控制衬底温度以调节薄膜的微观结构和性能方面。通过理解这些关系，可以进一步改进薄膜的性质，以满足特定应用的需求，如提升太阳能电池的效率或增强电子设备的稳定性。因此，对靶磁控溅射技术在纳米材料制备领域的研究和应用中具有广阔的前景。