● 摘要
本文介绍了近年来在纳米硅薄膜和纳米硅量子点的制备和物理特性研究方面的重要进展。详细讨论了制备工艺参数对于纳米硅薄膜和量子点的微观结构、物理特性的影响。 本课题主要着眼于制备纳米硅薄膜和分布均匀、尺寸可控的纳米硅量子点，并通过微观结构和表面形貌的分析，不断改善制备工艺参数，制备出优质的纳米硅薄膜和纳米硅量点。 首先，研究了纳米硅薄膜的微观结构。通过原子力显微镜(AFM)观察到纳米硅薄膜的三种表面形貌，这是有效的控制制备参数和薄膜生长模式的结果。X射线衍射谱和Raman谱分析证实了纳米硅薄膜中含有硅晶粒，尺寸在3～7nm。研究表明纳米硅薄膜的制备中气流量比和衬底温度两个参数起主要的作用，决定着表面形貌，进而影响微观结构。 之后，探索了单晶硅衬底和玻璃衬底上透明的氧化铝(AAO)模板的制备参数，并成功的制备出了孔径60nm左右的AAO模板。透明的模板在阳光下呈紫色或绿色。 最后，使用等离子体化学气相沉积设备，成功的制备出了自组织生长的纳米硅量子点和借助AAO模板的纳米硅量子点的2D结构样品。两种方法的纳米硅量子点尺寸都在20～30nm范围内。自组织生长的纳米硅量子点多为圆型的颗粒，AAO模板法的纳米硅量子点由于模板的限制，呈现柱状的图形。扫描电镜的分析表明，AAO模板法的纳米硅量子点内没有H成分的存在，考虑其可能是AAO模板的限制造成过小的颗粒内无法形成Si-H键或Si-O键替代了Si-H键。