Фотолюмінісцентні властивості PECVD плівок на основі Si, C, N

Abstract

Тверді плівки на основі Si, C, N з аморфною структурою та наднизькою шорсткістю отримані на кремнієвих підкладках плазмохімічним (plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD) методом із гексаметилдісилазану з додаванням водню і азоту при різних напругах зміщення Ud на підкладках (від – 5 до – 250 В). Досліджені фотолюмінісцентні та оптичні спектри отриманих зразків, а також їх твердість. Для інтерпретації властивостей плівок вивчено їх інфрачервоні спектри поглинання. При негативних напругах зміщення на підкладці за модулем вищими, ніж – 100 В, спектри фотолюмініс- ценції мають два піки, стають меншими по інтенсивності та зміщеними в низькоенергетичну область спектру. Допускається, що це пов’язано зі збільшенням кількості Si–C зв’язків в аморфній Si–C–N ма- триці та з ростом невпорядкованості аморфної структури плівок при збільшенні напруги Ud, що ви- пливає із аналізу спектрів інфрачервоного поглинання, оптичних спектрів, а також результатів дос- лідження твердості плівок.

Твердые Si-C-N пленки с аморфной структурой и сверхнизкой шероховатостью полученные на кремниевых подложках плазмохимическим (PECVD) методом с гексаметилдисилазана с добавлением водорода и азота при различных напряжениях смещения (Ud) на подложках (от – 5 до – 250 В). Ис- следованы фотолюминесцентные и оптические спектры полученных образцов, а также их твердость. Для интерпретации свойств пленок изучено их инфракрасные спектры поглощения. При отрицатель- ных напряжениях смещения на подложке больше чем – 100 В, спектры фотолюминесценция имеют два пика, становятся меньше по интенсивности и смещаются в низкоэнергетическую область спектра. Допускается, что это связано с увеличением количества Si-C связей в аморфной Si-C-N матрице, и с ростом неупорядоченности аморфной структуры пленок при увеличении напряжения Ud, что следует из анализа спектров инфракрасного поглощения, оптических спектров, а также результатов исследо- вания твердости пленок.

Hard amorphous Si-C-N films with extremely low roughness were deposited on the silicon substrates by plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) using hexamethyldisilazane (HMDS), hydrogen and nitrogen as the precursors mixture. It was investigated the photoluminescence and optical spectra of the obtained films and their hardness at different bias voltages Ud on the substrates (– 5 to – 250W). To interpret the properties of films we have studied their infrared absorption spectra. Photoluminescence spectra have two peaks and become lower in intensity and shifts to the low-energy region of the spectrum after increase of the negative bias voltage applied to the substrate higher than Ud – 100 V. It is assumed that this is due to the increasing number of Si-C bonds in the amorphous Si-C-N matrix and growth of the disorder amorphous structure of films with increasing voltage Ud, which follows from the analysis of the infrared absorption spectra, optical spectra and results research of the hardness films.