HF PECVD SiNx:H薄膜的机械应变在纳米光子应用中的研究

0 下载量 183 浏览量 更新于2024-08-27 收藏 620KB PDF 举报
"这篇科研文章探讨了使用高频等离子体增强化学气相沉积(HF PECVD)技术在低温下制备氢化非晶硅氮化物(SiNx:H)薄膜的方法,着重研究了等离子体频率和功率密度对薄膜特性,特别是应力的影响。通过傅立叶变换红外光谱(FTIR)分析了薄膜中的化学键信息,并利用衬底曲率测量确定了薄膜的应力。实验结果显示,等离子体频率对SiNx:H薄膜的应力控制至关重要,以40.68MHz频率生长的氮化硅层表现出拉伸应力在400MPa至700MPa之间,这种应力水平适用于应变硅光子学的应用。" 本文是关于硅光子学的一个研究,其中涉及的关键知识点包括: 1. **硅光子学**:这是一种利用硅材料作为光子器件的基础来处理光信号的技术。硅光子学因其与现有电子集成电路的兼容性,成为高性能光通信、计算和传感器系统的重要研究领域。 2. **氢化非晶硅氮化物(SiNx:H)薄膜**:SiNx:H是一种广泛使用的光子学材料,因其优良的光学性能、稳定性以及可以通过PECVD技术在低温下沉积而受到青睐。这种薄膜可以作为光波导、光隔离器和光调制器等光子组件的组成部分。 3. **高频等离子体增强化学气相沉积(HF PECVD)**:这是一种薄膜沉积方法,通过引入高频等离子体激发反应气体,使得在较低温度下也能有效地沉积高质量的薄膜。HF PECVD常用于半导体制造和微电子领域。 4. **等离子体频率和功率密度**:这两个参数在HF PECVD过程中决定了薄膜的物理和化学特性。更高的等离子体频率可能导致更紧密的原子排列,从而影响薄膜的应力状态。等离子体功率密度则影响化学反应速率和薄膜的生长速率。 5. **应力测量**:通过对衬底曲率的测量,可以评估薄膜的应力状态。拉伸应力是薄膜向内收缩的趋势,对于应变硅光子学特别重要,因为它可以改变硅基材料的光学性质,实现对光信号的控制。 6. **傅立叶变换红外光谱(FTIR)**:这是一种分析化学技术,通过检测物质对红外光的吸收,来获取其分子结构和化学键信息。在本研究中,FTIR被用来揭示SiNx:H薄膜中的化学成分和键合状态。 通过这些研究,科学家们能够优化制备工艺,获得具有特定应力特性的SiNx:H薄膜,这对于开发新型的硅光子器件和提高其性能具有重要意义。