編號：FTJS08721
篇名：鋁誘導法制備多晶硅薄膜的膜層間結(jié)合力影響機制
作者：段永利 臧浩天 鄧文宇 齊麗君 杜廣煜 謝元華 劉坤
關鍵詞： 多晶硅 鋁誘導 膜層結(jié)合力 第一性原理計算 吸附點位 態(tài)密度
機構： 沈陽中北通磁科技股份有限公司 東北大學機械工程與自動化學院
摘要： 目的分析鋁誘導法制備多晶硅薄膜層間結(jié)合力大小的影響機制。方法采用磁控濺射分別制備Al/α-Si復合薄膜以及Al2O3/α-Si復合薄膜,使用劃痕儀獲取兩樣品膜層結(jié)合力,并進行對比。采用第一性原理計算,從原子間作用力的微觀角度,分析Si原子在Al層和Al2O3層的最佳吸附位置、吸附過程中的電子轉(zhuǎn)移情況以及電子態(tài)密度圖。結(jié)果 Si附著于Al層的臨界載荷高于Si附著于Al2O3層的臨界載荷。Si在Al(001)表面的最佳吸附位點為位點2,在Al2O3(001)表面未發(fā)現(xiàn)最佳吸附點。Si在Al2O3(001)表面的不同吸附點位下的電子得失情況不同,Si吸附Al2O3層的效果弱于其吸附于Al層的效果。在Si吸附于Al層的過程中,Si/Al界面層存在著Al─Si金屬鍵的連接作用,Si原子的3p軌道電子和Al原子的3s、3p軌道電子起到吸附作用,吸附后,Si原子3p軌道電子的電子態(tài)數(shù)量增多,說明吸附過程中發(fā)生了電子的轉(zhuǎn)移,膜層間形成了硅化物。在Al2O3層吸附Si原子的過程中,不同的吸附點位上,Si的得失電子情況不同,部分Si離子與Al2O3中的Al離子同時呈現(xiàn)出金屬性,金屬離子鍵的作用力降低了Si離子與O離子形成共價鍵的可能,降低了Al2O3吸附Si的能力。結(jié)論 Si吸附于Al層的過程中,與Al形成了硅化物,進而提高了膜層間結(jié)合力。加入Al2O3中間過渡層后,Si的金屬性降低了與O形成共價鍵的可能,因此加入Al2O3中間層后,將會降低膜層間結(jié)合力。
