题目：氢化纳米硅薄膜制备工艺及其对力学性质影响的研究

氢化纳米硅薄膜(nc-Si:H: Hydrogenated Nanocrystalline Silicon film)中的微晶粒具有量子点特征。 它的传导机制已不同于半导体材料。 而是属于一种异质结量子点隧穿机制，从而使它具有比单晶硅(C－Si)高出几千倍的电导率。 使用薄层纳米硅膜(厚度仅十几个nm)研制成的隧道二极管在液氮区在I-V及-V特征曲线上呈现出量子台阶，具有明显的量子输运特征。 由于这些独特的物理特性，nc-Si:H薄膜在光电子工业、成像等各种器件方面的潜在应用引人注目，如应用于太阳能电池、薄膜晶体管液晶显示器。 nc-Si:H薄膜将成为今后研制量子功能器件的重要材料。力学性质作为表征微电子薄膜质量的关键性能之一，也将被关注。本文论述了在等离子增强化学气相沉积(PECVD: Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition)系统中，用高倍氢稀释的硅烷作为反应气体，在射频和直流双重功率源作用下制备出纳米硅薄膜。并利用X射线衍射(XRD)、Raman散射、原子力显微镜(AFM)等手段进行表征，对纳米硅薄膜的微结构进行系统的研究；用纳米压痕硬度记测量纳米硅薄膜，初步研究了其力学性质。分析测试验证了气流量和温度对形成纳米硅的影响，找出了一组最优化的工艺参数，表明纳米硅薄膜是由约占50%的晶粒和约占50%的非晶界面所组成，晶粒的直径大小为2～8nm，晶粒间的非晶界面厚度约为2～4个原子层。随着硅烷浓度的减小，薄膜的晶粒大小d和晶态含量Xc增加；通过分析载荷曲线、硬度曲线以及模量曲线，发现薄膜颗粒越小，薄膜长的越均匀，所测硬度和模量的性质也越均匀。不同的工艺参数，对薄膜力学性质影响很大，随着衬底温度的升高，薄膜的硬度和模量也增大；相同工艺参数不同衬底上生长出的膜，在玻璃衬底上的硬度和模量小于沉积于硅衬底上的膜的硬度模量值。