SINTESI E CARATTERIZZAZION E OTTICA DI NANODOTS DI SI Gruppo di lavoro: Agati Marta Scandurra Simone Scarangella Adriana Dott.ssa Maria Miritello Università degli studi di Catania Facoltà di Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali Corso di laurea in Fisica
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SINTESI ECARATTERIZZAZIONE OTTICA DI NANODOTS DI SI
Gruppo di lavoro:
Agati Marta
Scandurra Simone
Scarangella AdrianaDott.ssa Maria Miritello
Università degli studi di CataniaFacoltà di Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali
1. Deposizione di uno strato di SiOx su Si mediante magnetron sputtering.
2. Annealing (formazione di cluster di Si).
3. Caratterizzazione ottica dei nanodots di Si.
La nostra esperienza
1. DEPOSIZIONE DI UNO STRATO DI SIOX PER SPUTTERING
Tecnica da noi usata
Deposizione per Sputtering:Deposizione di un film tramiteErosione di un target.
Vantaggi rispetto alle altre tecniche:• maggiore pulizia del film (UHV)• maggiore versatilità della tecnica• possibilità di formazione di film di
composti.• deposizione di film uniformi.
MAGNETRON SPUTTERING:Sputtering che sfrutta la presenza di un campo magnetico applicato al target • aumento del rate di ionizzazione• aumento della densità di corrente• aumento del rate di deposizione• diminuzione della pressione
Tecniche di deposizione
1. DEPOSIZIONE DI UNO STRATO DI SIOX PER SPUTTERING
• Temperatura Camera 500°C• Temperatura Substrato 400°C• Potenza al target di SiO2 500
W• Pressione del plasma di Argon
5 exp-3• Tempo di deposizione 1h 3min• RPM 15 giri/min
Percentuale di Si depositato
35%
38%
42%
2. ANNEALING (CLUSTERIZZAZIONE NANODOTS DI SI)
Con riscaldamenti del SiOx a temperature superiori di 1000°C, il Si in eccesso diffonde e nuclea, creando nanodots.
Il raggio aumenta all’aumentare della temp di annealing, a % di Si fissa.
Il raggio aumenta all’aumentare della % di Si, a temp di annealing fissa.
2. ANNEALING (CLUSTERIZZAZIONE NANODOTS DI SI)
Temperature del forno• 1000°C• 1050°C• 1100°C(rampe di 10°C/min)
Tempo di riscaldamento: 1h.
Pressione camera iniziale:6 x 10-3 mbar.
Flusso costante di N2 : 2.5 sccm
3. CARATTERIZZAZIONE OTTICA
Laser ad Argon:• λ= 488 nm• Potenza= 10 mW
Monocromatore (3 reticoli di diffrazione)Rivelatore:
Studio delle proprietà ottiche di nanodots di Si : Al variare della % Si a T costante:
* la lunghezza d’onda del picco aumenta all’aumentare della %Si poiché aumenta la dimensione dei nanodots;
*l’intensità PL non segue alcun ordine Al variare della T costante a % Si costante:*spostamento disordinato delle lunghezze d’onde dei picchi al variare di T;*aumento dell’intensità PL all’aumentare della temperatura di annealing
Vite medie:τ aumenta sensibilmente all’aumentare della temperatura fissata % Siβ aumenta al crescere di T, fissata %Si ( 1000 °C -> 0.5 ; 1050 °C -> 0.6; 1100 °C -> 0.7)all’aumentare di T la distribuzione in taglia dei nanodots è più omogenea e diminuisce la loro interazione
BIBLIOGRAFIA
M. Miritello, Sintesi e caratterizzazione di nanodots di Silicio (2011)
P. C. Zalm, Quantitative Sputtering, Cap. 6 of Handbook of ion beam processing technology, ed. Cuomo et al. (1989)