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维普资讯 2 一2 增刊 青岛大学学报 Supptem~nt l997年 6月 JOURNALOFQINGDAOUNIVERSITY Jan．1997 用新型核技术一沟道离子束合成法 研制稀土硅化物 张勇 ／；．多 系 。71) ／． 摘要 新型核技术一沟道离子束合成法，孟研制稀土金属硅化物的过程中被发展和采用．沟 道离子合成法比传统的注入方法有很多优点．背散射沟道分析．电镜分析和x射线衍射 测试结果表明：生成的稀土硅化物具有很好的结晶品质(Ers1 的Xmin值可低到 1． 5 )…和很高的相稳定性． 关键词!塑望塑王室盒盛；塑圭壁些塑 嗽蛊悭j 1 研究稀土硅化物的重要性 在当今飞速发展的电子工业中，微电子器件的发展起着举足轻重的作用 金届硅化物 由于具有低的电阻率等特性，被广泛的应用于微电子器件．在进一步的研究工怍中，稀土 金属硅化物吸引了相当的注意力．因为稀土硅化物除了具有一般金属硅化物的1)I=点外，人 们还发现它有如下的特点： ①在n型硅上有最低的肖特基位垒高度(约0．3～0．4eV) ． ②在红外探测方面的有很好的应用前景． ③电阻率很低，如ErSi在室温F电阻率约为34FD-cm． ④为六角晶系结构． ⑤与si(111)面有很小的品格失配(约1 )，故可以在s(111)面上外延生长． ⑥有AIB类型结构的畸变：稀土金属原子与硅原子结合时，si有1／6的空穴产生，即 生成物为ReSi17而不是ReSi2． 由于稀土硅化物具有上述物理特性和结构特征，使得研究和开发稀土硅化物，在国民 经济和国防建设方面都有重要的意义． 2 用沟道离子束合成法研制稀土硅化物的优越性 稀土硅化物是诱人的，研制的方法也是多种多样的，主要有沉积技术、分子束外延技 术和离子柬合成拄术．由于稀土金属固有的一些物理和化学特性，目前采用的几种方法都 ： 鸟蓖豁 京大学技术构 酣齄授 维普资讯 用新型核技术一沟道离子束合成法研制稀土硅化物 287 不同程度地存在问题和困难：沉积技术的主要问题是稀土金届的高反应性造成的污染．使 稀土硅化物薄膜的结晶品质较差(见表 1)，因而影响了研究工作的深入；离子束合成技术 曾成功地运用在Co、Ni、Fe等过渡金届硅化物的研究中，它可以避免污染问题，但由于稀 土元素质量大，在硅中射程短、溅射产额大、 缺陷密度高，常规注入也不能得到高品质 表1 几种常规沉积技术得到的 的异质外延稀土硅化物薄膜 (如ErSi的 稀±硅化物Xmin值( ) Xmin值最低～15 0)}分子束外延技术 元索 电子束硼热 强光加热 液相外延 可以改善所形成的稀土硅化物薄膜的品 质，但由于它对超高真空条件、硅衬底表面 的清洁度及稀土金属硅化物的高纯度等苛 刻的要求使研究工作受到很大限制． 近两年采用的新型核技术一沟道离子 束合成法，是对离子束合成法的发展与补 充，但无论从实验方法和测试结果上都有 很大区别．它克服了常规的非沟道注入的 缺点，摒弃了分子束外延的诸项苛刻要求， Y 脚=暑 h 叉跨越了沉积技术固有的障碍，在研制稀土硅化物的过程中，充分展示了它的强大生命力 和无可比拟的优越性．表2列举了在相同的注入能量、注入剂量和衬底温度条件