Polycrystalline β-FeSi2 thin films on non-silicon substrates
Polycrystalline β-FeSi2 thin films on non-silicon substrates
复制标题
DOI：
10.1002/pssa.2211450223
复制
发表时间：
1994-10
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
K. Herz;M. Powalla;A. Eicke
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
K. Herz;M. Powalla;A. Eicke
采用共蒸发法在玻璃和蓝宝石衬底上制备了600 ~ 630 nm厚的β-FeSi 2薄膜。使用热膨胀系数略高于β-FeSi 2的玻璃材料可以避免由非晶层结晶引起的应力诱导裂纹。Si和FeSi沉淀物排列在平行于衬底的层中可以归因于由不规则的蒸发速率引起的Si/Fe原子比的不均匀性。通过缓慢升温和快速升温两种方法研究了β-FeSi_2的形核和晶粒长大。一个显着较高的形核速率被发现在快速加热过程中，这是解释使用均匀形核模型。在800 °C的高沉积温度下结晶得到细晶粒的柱状晶粒结构。在400 °C/15 h低温下晶化的β-FeSi_2薄膜表现出相当大的子带吸收，这可能是由于带隙中的缺陷态所致。随着退火温度的升高，子带吸收和电导率显著降低。这可以通过p型半导体材料的受体密度的降低来解释。β-FeSi_2-Schichten在600 - 630 nm迪凯韦尔登上通过掺杂和硅的共掺杂在玻璃和蓝宝石衬底上形成。通过非晶合金的结晶，可以使β-FeSi 2的热膨胀系数增大到韦尔登。Si和FeSi合金，在Schichten平行于Substrat angeordnet sind时，可实现韦尔登的非线性衰减。β-FeSi 2韦尔登的生长和生长过程与无定形硅化物的生长和生长过程密切相关。Eine wesentlich hohere Keimbildungsrate wird nach schneller Aufheizung festgestellt，is mit Hilfe des Models homogener Keimbildung interpretiert韦尔登可以。在800 °C的高沉积温度下结晶，形成一个小的孔，柱孔结构。在400 °C/15 h的较低温度下，β-FeSi 2-Schichten产生一个带隙吸收，这使得带隙中的缺陷更明显。高温下的子带吸收和电辐射都是由德国实验室测量的。这些将通过对半导体材料的测试来实现。
β-FeSi2 films of 600 to 630 nm thickness are prepared by co-evaporation of iron and silicon on various glass and sapphire substrates. Stress induced cracks arising from the crystallization of the amorphous layers can be avoided using glass materials with a thermal expansion coefficient slightly above that of β-FeSi2. Si and FeSi precipitates arranged in layers parallel to the substrate can be attributed to inhomogeneities of the atomic ratio Si/Fe caused by irregular evaporation rates. Nucleation and grain growth of β-FeSi2 are studied by heating up the amorphous films either slowly or rapidly. A significantly higher nucleation rate is found in the rapid heating process which is interpreted using the model of homogeneous nucleation. Crystallization at a high deposition temperature of 800 °C gives a fine-grained, columnar grain structure. β-FeSi2 films crystallized at a low temperature of 400 °C/15 h exhibits a considerable subband absorption probably due to defect states in the band gap. With increasing annealing temperature the subband absorption as well as the electrical conductivity decrease significantly. This is interpreted by the reduction of the acceptor density of the p-type semiconducting material. β-FeSi2-Schichten von 600 bis 630 nm Dicke werden durch Cobedampfen von Eisen und Silizium auf verschiedene Glas- und Saphirsubstrate prapariert. Spannungsinduzierte Risse, die durch das Kristallisieren der amorphen Schichten entstehen, konnen durch Verwendung von Glassubstraten mit einem etwas groβeren Warmeausdehnungskoeffizienten als dem von β-FeSi2 vermieden werden. Si- und FeSi-Ausscheidungen, welche in Schichten parallel zum Substrat angeordnet sind, konnen auf ungleichmaβige Verdampfungsraten zuruckgefuhrt werden. Keimbildung und Wachstum von β-FeSi2 werden bei langsamer und schneller Aufheizung der amorphen Schichten untersucht. Eine wesentlich hohere Keimbildungsrate wird nach schneller Aufheizung festgestellt, was mit Hilfe des Modells homogener Keimbildung interpretiert werden kann. Kristallisation bei einer hohen Depositions-temperatur von 800 °C ergibt eine feinkornige, kolumnare Kornstruktur. Bei einer niedrigen Temperatur von 400 °C/15 h kristallisierte β-FeSi2-Schichten zeigen eine betrachtliche Subbandabsorption, die vermutlich auf Defektzustande im Bandgap zuruckzufuhren ist. Mit steigender Gluhtemperatur nehmen die Subbandabsorption und auch die elektrische Leitfahigkeit deutlich ab. Dies wird durch die Verringerung der Akzeptordichte des p-halbleitenden Materials erklart.