Optical bandgap and quantum well model in hydrogenated amorphous silicon carbon alloy films

Abstract

Hydrogenated amorphous silicon carbon alloy (a-SiC : H) films of various composition were prepared by the rf glow discharge decomposition of acetylene and silane as well as ethylene and silane and were also annealed for various annealing temperatures. Careful and detailed IR absorption and the optical bandgap (E opt ) measurements were undertaken for a-SiC : H films of different composition (x) and annealing temperatures (T a ). Interesting variation of E opt with x and T a have been observed. Our study demonstrates, for the first time, that the models involving alloying or/and ordering break down and the proposed quantum well model based on heterogeneity is found to be the only model capable of explaining the observed variation of E opt . This, consequently, may have considerable implications.

Transition between amorphous and crystalline phases of SiC deposited on Si substrate using H3SiCH3

“…Amorphous SiC is also applied as a passivation layer for crystalline silicon [6] and as a metal diffusion barrier for copper [7]. Various growth techniques have been employed to achieve gaseous reactive species when the substrate temperature is relatively low, including bias-assisted hot filament chemical vapor deposition [8], plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD) [9,10], pulsed laser deposition [11] and ion beam sputtering [12]. Compared with these techniques, the conventional chemical vapor deposition (CVD) requires higher deposition temperatures.…”

Dependence of chemical composition and bonding of amorphous SiC on deposition temperature and the choice of substrate

“…The chemical composition and bonding, thermal stability and conductivity, optical and electrical properties of a-SiC are strongly influenced by deposition parameters [5,6], and optical and electrical properties have a strong correlation with chemical composition and bonding [7][8][9]. There are some evidence showing that the choice of substrate influences the microstructure [10] and deposition rate of deposited SiC [11], while to date detailed scientific research performed on the variation of chemical composition and bonding of a-SiC with the choice of substrate is scarce, it is usually taken for granted that the a-SiC films deposited on different substrates should have the same optical and chemical properties [9,12,13].…”

Lézerrel kezelt szilícium felületek, valamint impulzuslézeres rétegépítéssel előállított amorf szilícium és SixC vékonyrétegek ellipszometriai vizsgálata

“…Utólagos kifűtéssel [35,37] vagy lézeres kezeléssel is növelhető a réteg kristályossági foka [38]. Hidrogén bevezetésével, hasonlóan az amorf szilíciumhoz, stabilizálni lehet a szerkezetet a logó kötések megkötésével [39]. SiC vékonyrétegeket készítettek PLD-vel is sztöchiometrikus SiC céltárgyak fűtött hordozóra való leválasztásával [35,36,[40][41][42][43][44][45][46].…”

“…A nem sztöchiometrikus szilícium-szén rétegeket leggyakrabban PECVD-vel állítják elő [38,39,50,52,53]. A rétegek tulajdonságai a kísérleti paraméterek változtatásával szabályozhatók [38].…”

“…A törésmutató értékek jellemzőek az sp 2 hibridizációjú szénből álló anyagokra, mint a grafit [136] vagy az üvegszerű szén. Az alacsony tiltottsáv-szélesség jellemző a grafitos kötésekkel rendelkező rétegekre [39]. A rétegek grafitos jellegét tovább erősíti a sűrűségben ezen az összetétel tartományon megjelenő lokális minimum, mivel az összes lehetséges tömbi megfelelő közül a grafitnak van a legkisebb sűrűsége.…”