aSiCH薄膜的中子辐照研究.pdfVIP

　第 15 卷 　第 3 期 强 激 光 与 粒 子 束 Vol. 15 ,No. 3 　 　2003 年 3 月 HIGH POWER LASER AND PARTICL E BEAMS Mar. ,2003 　 文章编号 (2003) aSiC :H 薄膜的中子辐照研究 1 2 3 刘贵昂 , 　谢二庆 , 　王天民 ( 1. 湛江海洋大学 理学院 , 广东 湛江 524088 ; 2 . 兰州大学 物理系 , 甘肃 兰州 730000 ; 3 . 北京航空航天大学 理学院, 北京 100083) ( ) 　　摘 　要 : 　用射频 13. 56MHz 反应溅射法制备了 aSiC : H 薄膜 ,并将制得的薄膜采用高能中子 ( ) 14MeV 进行辐照。采用电阻率、Raman 谱及红外光谱对薄膜的结构与特性变化规律进行了表征。分 析结果表明 :所得 aSiC : H 薄膜中存在多余的非晶态碳。随着中子辐照剂量的增加 ,aSiC : H 薄膜中 2 SP C = C 键增加 ,即其中的碳存在类石墨化的趋势。中子辐照后薄膜的电阻率的略微减小现象 ,可用缺 陷对载流子的捕获模型进行解释。 　　关键词 : 　aSiC : H 薄膜 ; 中子辐照; 非晶碳 ; 石墨化 　　中图分类号 :O774 　　　　文献标识码 :A ( ) 　　碳化硅 SiC 是一种宽带隙半导体材料 ,具有优良的热稳定性、高电子迁移率、高击穿电场等特性 ,与硅 ( Si) 相比 ,具有更强的抗辐射能力 ,因而成为高温、高频、大功率及抗辐射器件的合格候选者[1 ] 。随着科学技术 的发展 ,航天等环境中的核辐射问题广泛存在。今后对新电子器件的研制 ,一开始就要考虑到抗辐射问题。因 此 ,进行辐照效应的研究就很有意义[2 ] 。 1 　实验方法 ( ) 　　aSiC : H 薄膜是在J S - 450 型溅射系统中用射频 13. 56MHz 反应溅射法制备的。采用高纯多晶硅靶 ,衬 底为石英 ,溅射气体 Ar 中加入 C H + H 作为反应气体 ,C H 与 H 的体积比为 2 ∶1 。这样等离子体中 Si 离 2 2 2 2 2 2 子直接出现有助于 Si - C 键密度的提高 ,又可以充分利用原子氢在膜中补偿悬键的作用 , 同时还可以调整 Si ,C 比例,提高 aSiC : H 薄膜的性质。反应室的真空度为 2 ×10 - 2 Pa ,溅射电压固定为 2kV ,射频功率为 500W ,衬 底不额外加热 ,膜厚控制在 0. 9～1μ m 。 　　将所得 aSiC : H 薄膜切成 8mm ×16mm 的小片供实验使用。为了简化 ,近似认为各样品的辐照是均匀的。 中子辐照在兰州大学原子核物理研究所进行 , 中子来源于氘氚反应的中子发生器 ,其能量为 14MeV ,靶上束 斑直径为 1. 8cm ,束流密度约 3mA/ cm2 ,穿透深度大于膜的厚度。样品的辐照剂量如表 1 所