[硕士论文精品]纳米硅的微结构及异质结器件特性研究

I纳米硅的微结构及异质结器件特性研究摘要NCSIH薄膜是一种由纳米尺寸的纳米晶粒和大量的非晶界面原子组成的材料。由于NCSIH薄膜所具有的新颖结构，使其呈现出许多新奇的物理特性，如室温电导率高、电导激活能低，而且较ASI具备更高的迁移率和稳定性，因而受到人们广泛的关注。本文侧重于两个方面1通过两组在不同制备条件得到的NCSIH薄膜,对薄膜进行RAMAN表征，同时使用声子限制PHONONCONFINEMENT效应和FANO效应对RAMAN光谱的实验数据进行拟合和分析。结果如下对于只改变掺杂浓度的NCSIH薄膜，FANO效应模型拟合效果要G1260于声子限制效应G708PCEG709模型，G17837是由于高浓度掺杂G5353G17227G1114FANO效应。对于只改变G4568G20069G2163率的NCSIH薄膜，使用PCE模型拟合效果要G1260于FANO效应模型。G17837是由于G8821有对薄膜进行掺杂。对NCSIH薄膜材料G1025的大G13434分G2047G1313于512CM1G19480G17829、500CM1G19480G17829G1209G2462480CM1G19480G17829的G4804，分G2047G7481G14270纳米G11801G1025的纳米晶成分、G20075粒表面的晶界G1209G2462非晶成分。2由于NCSIH/CSI材料的结构如晶粒大G4579G5445G2721G1114其电G4410特性，因而在本文G1025G5353G1849G2454量DG708晶粒大G4579G709，G11752G12362在不同晶粒大G4579下的IINCSIHG1025G5589G4506度、G17745G8981子迁移率、IV特性G7366G13459G19555晶粒大G4579变G2282的G16280G5471，G13783G15397界面G5589G4396在对IV特性的G5445G2721。G20330G1820G16786G16757出NCSIH/CSIG3342效应G12661，通过G16757G12651得到NCSIH/CSIG5334G17148结G3342效应G12661IV特性的模拟G1856G5347，G5194对结果进行G16757G12651模拟。结果表G7138，G19555G11540晶粒尺寸的G3698大，在G11468同的VDS下，其ID是G3698大的，G16840G7138晶粒大G4579是G5445G2721G3342效应G12661的电G4410特性的重要因G13044，G7275G12046G1114薄膜变得更G2164有G5219。同时G17836模拟得出G1114NCSIH薄膜在G2520种晶G2282率和温度下的IV特性G7366G13459，G19555G11540晶G2282率和温度的G3698G2164，在G11468同的VDS下，其ID是G3698大的。G17837分G2047是由于薄膜有G5219度的G3698G2164和G17745G8981子浓度G3698G2164的G13548G6937。关G19202G16801NCSIH薄膜，RAMAN光谱，声子限制效应，FANO效应，G3342效应G12661，G9443电G8981IDIIISTUDIESONSTRUCTURESANDCHARACTERISTICOFHETEROSTRUCTUREDEVICESOFNCSIHFILMSABSTRACTNCSIHFILMISAKINDOFNANOMATERIALSWHICHCONSISTOFNANOCRYSTALLINESIANDAMORPHOUSSIINTHEINTERFACEREGIONNCSIHFILMSHAVEATTRACTEDCONSIDERABLEINTERESTDUETOTHEIRAMAZINGPHYSICALPROPERTIESSUCHASTHEHIGHROOMTEMPERATURECONDUCTIVITY,THELOWACTIVATIONENERGIES,THEHIGHMOBILITYANDSTABILITYWITHRESPECTTOAMORPHOUSSILICONTHEPURPOSEOFOURPAPERISTOREPORTONTWOASPECTS1ASERIESOFINTRINSICANDANOTHERSERIESOFPHOSPHORUSDOPEDNANOCRYSTALLINEHYDROGENATEDSILICONNCSIHFILMS,WHICHPREPAREDBYPLASMAENHANCEDCHEMICALVAPORDEPOSITIONPECVDTECHNIQUE,WEREUTILIZEDTOINVESTIGATEPHONONCONFINEDEFFECTPCEANDFANOEFFECTINRAMANSPECTRUMWITHREGARDTOTHEONEPHONONRAMANMEASUREMENTOFTHEINTRINSICNCSIHFILMS,THESIMULATIONFROMTHEPCEMODELISPRIORTOTHATONEFROMFANOMODELASTOTHEONEPHONONRAMANSIGNALSOFTHEDOPEDSAMPLES,THESIMULATIONFROMFANOMODELPRECEDESTOTHATFROMPCEMODEL，WHICHCANBEASSIGNEDTOFANOEFFECTTHEBANDAROUND512CM1CORRESPONDSTOTHERAMANACTIVEMODEOFCRYSTALLINESILICON,ANOTHERIVONEAT480CM1ISASSOCIATEDWITHTHEAMORPHOUSPHASEANDTHETHIRDONEATABOUT500CM1ISGENERALLYCONSIDEREDTOBEASSOCIATEDWITHDILATEDBONDSATTHEGRAINBOUNDARIESORTOTENSILESTRAINEDBONDSATGRAINBOUNDARIES2THEPHYSICALCHARACTERISTICSOFNCSIH/CSIFILMSDEPENDEDONTHESTRUCTUREOFMATERIALSGRAINSIZE,SOASTRUCTUREPARAMETERDGRAINSIZEWASINDUCEDTHENEWTHEORETICLCOMPUTATIONFORMULASOFIVCHARACTERISTICOFNCSIH/CSIHETEROSTRUCTURETHINFILMTRANSISTORWEREGOTANDUSEDFORCOMPUTATIONANDSIMULATIONOFNANOCRYSTALLINESILICONHETEROSTRUCTURETHINFILMTRANSISTORWHENTHEGRAINSIZEINCREASED,THEDRAINCURRENTINCREASEDATSAMEDRAINVOLTAGETHATWASTOSAY,THEGRAINSIZEWASANIMPORTANTFACTORTOIMPROVETHEIVCHARACTERISTIC,WHICHIMPLIEDTHATTHESTRUCTRUEOFNCSIHFILMSBECAMEMOREORDERDATTHESAMETIMETWOCURVESOFIVCHARACTERISTICWEREGOTATTHEDIFFERENTTHECRYSTALLINEFRACTIONANDTEMPERATURESEPARATELYASTHETHECRYSTALLINEFRACTIONANDTEMPERATUREINCREASED,THEDRAINCURRENTINCREASEDATSAMEDRAINVOLTAGETHEREASONISTHATTHENCSIHFILMSBECAMEMOREORDEREDANDTHEINCREASEOFMOBILECARRIERCONCENTRATIONOFNCSIHFILMSKEYWORDSNCSIHFILM,RAMANSPECTRUM,PHONONCONFINEMENTEFFECT,FANOEFFECT,THINFILMTRANSISTOR,DRAINCURRENTIDV目录摘要G265第一章绪论111研究背景和现状112本文主要工作2第二章纳米硅薄膜的制备、结构表征421纳米硅薄膜的制备4211等离子体增强化学气相沉积PECVD系统简介4212NCSIH薄膜生长机理4213工艺参数对NCSIH薄膜生长质量的影响522纳米硅薄膜的微观结构表征方法6221X射线衍射6222拉曼光谱7224扫描电镜、高分辨电镜9223红外光谱1023光致发光特性、载流子迁移率表征10231光致发光特性表征10232霍耳效应1024本章小结11第三章NCSIH薄膜的RAMAN光谱研究1231引言1232NCSIH薄膜的制备1233结果与讨论13331磷掺杂NCSIH薄膜的RAMAN光谱13332不同射频功率下制备的NCSIH薄膜的RAMAN光谱1834本章小结24第四章NCSIH/CSI异质结场效应管的设计与模拟26引言2641场效应管概述25VI42NCSIH/CSI异质结场效应设计2743NCSIH/CSI异质结场效应管的工作特性和参数2844NCSIH/CSI异质结场效应管的模拟28441NCSIH中态密度的分布28442源漏电G2399的计G1265135443G11040G19766态对IV电学特性的影响37444计G12651机G12255G5219设计与模拟3745本章小结43G5647结45参G13783文G1049847致G1688654G11817G3775G7411G19400发表的论文55G9213G5042G3835G4410G11817G3775G4410G1313G16782G70031第一章绪论11研究背景和现状随着半导体硅在微电子学中得到广泛应用并取得巨大成功，人们开始探索硅基新型光电材料，但由于单晶硅是一种能隙为112EV的间接带隙材料，限制了它在光电器件发面的应用，因而需要发展光电性能更为优越的材料来代替现有的单晶材料。纳米硅（NCSIH）薄膜是既不同于晶体硅又不同于非晶硅的第三类薄膜材料，它是由纳米尺寸的硅微晶粒和大量的非晶界面原子组成的一种纳米固体材料，其晶态和界面态约各占50，界面原子的厚度大约为几个原子层。纳米硅（NCSIH）薄膜以其所具有的新颖结构，使它呈现出许多新奇的物理特性，如室温电导G10587G20652（1031021CM1）G451电导G9620G8975能G1314（E011EVG794015EV）G451G2399G19471G13007G6980大G451G7143于G4466现G6542G7446以G2462具有G7138G7186的量子G9869特性G1257314，在G3281G19481G990G5062G13475G6564出了各种纳米硅的制G3803G7053G8873，如G12573G12175子体G2282学G8680G11468G8797G12227（PECVD）5G451G9921G1009G2282学G8680G11468G8797G12227HFCVD6G12573。由于纳米硅（NCSIH）的量子尺寸G6940应，纳米硅（NCSIH）薄膜呈现出新奇的物理特性，如G1314温导电出现G1861G6403G19579G12371现G169497和G17351G17303（HOPPING）G1268导，G4579尺寸G6940应导G14280的在G2499G16277光G14551G3272的光G14280发光（VISIBLEPHOTOLUMINESCENCE）现G169498，由于结构G2476G2282导G14280的RAMAN光G16901的G20069G12239和G16901G13459的G2164G44979G12573，G17837G1135新奇的光学G451电学G12573特性使得NCSIH薄膜G1582为新的硅基材料代替现有的单晶材料成为G2499能，因而G15999人们广泛的G1863G8892，G9620发了人们G8999厚的G11752G12362G1864G17271。G6117们G17902G17819RAMAN光G16901G15932G5461纳米硅薄膜的微结构，G6593G12046了RAMAN光G16901的G2476G2282G994纳米硅薄膜微结构G2476G2282（如晶粒的大G4579G451应G2476G451材料中G4396在的G13582G19531G12573）的G1863G13007G727G17902G17819G13430G3818光G16901G16278G8991纳米硅（NCSIH）薄膜中原子G994原子G1055间的G19202（如SIH，SISI）的G6403G2172G8181G5347，G11842G4462它们的晶G7696结构G451成G19202G10378态G12573G7053面的G1461G569910。在得到材料微结构G1461G5699的基G11796G990，G17839一G8505G11752G12362纳米硅薄膜的电导G10587G994温度的G1863G13007，纳米硅（NCSIH/CSI）G5334G17148结器件的G1251G4445特性，以G2462在不同的温度G991电G4493G451电G8981随电G2399的G2476G2282G1863G13007的G6925G2476，G6593G12046温度G994它们G1055间的G13864G13007，G11752G12362纳米硅（NCSIH）薄膜的导带中的电子和G1227带中的G12366G12360G1055间的G3809G2524G7438制以G2462光电导特性和室温G991的电G14280G451光G14280发光G12573光学特性。G12544G980G12468G13502G167822G990G9035G1144G17902大学的G12197G11752G4579组1113使用G12573G12175子G2282学G8680G11468G8797G12227G8873（PECVD）制G3803纳米硅薄膜以G2462（N）NCSIH/（P）CSIG5334G17148结器件，G2010G2047用原子G2159G7186微G19248（AFM）G451XRDG451G6207G6563电子G7186微G19248（SEM）G451RAMAN和IV特性G2010G7524G12573G7053G8873G17839G15904了G2010G7524G8991G16809，G11752G12362了薄膜的G15932面形貌G451晶向G451晶G2282G10587以G2462G5334G17148结器件电学特性。北京航G12366航天大学G12197G11752G4579组对纳米硅（NCSIH）薄膜的生长G7438理G451制G3803性G17148稳G4462并具有择优生长趋势的本G5461G2462G6542G7446薄膜14，G13007统G11752G12362了它们的光学G451电学特性，制G3803出NCSIH/CSIG19579道结G451G5334G17148结器件9,1516。使用XRDG451RAMAN光G16901G12573G8991G16809G7053G8873对本G5461的纳米硅（NCSIH）薄膜的微结构G1582了深入的G2010G7524，G11752G12362了薄膜的微结构G451晶粒的大G4579G451应G2476G12573G994RAMAN光G16901的发生G20069G12239和展G4497G1055间的对应G1863G13007，解释G16901G13459发生G2476G2282的原因，特G2047是由于纳米硅（NCSIH）薄膜磷G6542G7446引起的RAMAN光G16901的G2476G22821718。G3281内的各G11752G12362G4579组对纳米硅（NCSIH）薄膜的G11752G12362侧重G9869各有不同，G990G9035G1144G17902大学G11752G12362G4579组的重G9869在于G11752G12362纳米硅（NCSIH）薄膜的电学特性G11752G12362G727北京航G12366航天大学的G11752G12362G4579组主要侧重于材料的制G3803工艺G994微结构的G11752G12362，以G2462器件量子特性的G11752G12362G727本文的工作主要是在G11752G12362材料的微结构的基G11796G990G11752G12362器件的电学特性，侧重于材料的微结构G994器件特性G1055间的内在G13864G13007。在G3281G19481G990，G8873G3281的LBOUFENDIG11752G12362G4579组G11752G12362了纳米硅的结构和光学特性18，日本的KANZAWAG11752G12362G4579组G11752G12362了纳米硅的微结构19G727德G3281ISIEBER的G11752G12362G4579组G11752G12362了重G6542G7446的多晶硅薄膜的结构和光学特性20G727印度的KPJAING12573G11752G12362G4579组对纳米硅的微结构G994RAMAN光G16901的G2476G2282，以G2462微结构G994温度G1055间的G1863G13007G1582了深入地探G1236221G71322G727葡萄牙的MFCERQUEIRAG12573G11752G12362了G6542铒的纳米硅（NCSIH）薄膜的微结构和G2499G16277G451G13430G3818光G1690123G727G2164拿大的SIVASIVOTHTHAMANG11752G12362G4579组G11752G12362了纳米硅/多晶硅薄膜G5334G17148结器件的光电特性G1257324。在G17837G1135对纳米硅（NCSIH）薄膜的深入的G11752G12362中，有着不同的侧重G9869，有的G11752G12362G4579组侧重于不同的制G3803工艺对微结构的影响20G727有的G11752G12362G4579组侧重于薄膜的光学G451电学特性的G11752G123621925G12573。12主要工作1第二章归纳介绍了NCSIH薄膜的制G3803G7053G8873，G12573G12175子体增强G2282学G8680G11468G8797G12227G9213G5042G3835G4410G11817G3775G4410G1313G16782G70033PECVDG13007统，NCSIH薄膜的生长G7438理，工艺参G6980对NCSIH薄膜生长G17148量的影响，如G8680体稀释比G451反应室G8680G2399G451射G20069功G10587G451衬底温度G451G6542G7446G8999度G12573。归纳了几种主要的纳米硅薄膜的微G16278结构G15932G5461手段，X射G13459衍射（XRD）G451拉曼光G16901G451G13430G3818吸收（IR）G16901，G6207G6563电子G7186微G19248和（G20652G2010辨）透射电G19248。2第三章主要对PECVDG8873制G3803的NCSIH薄膜使用拉曼光G16901G17839G15904微结构G15932G5461，结G2524声子限制G6940应G8181型和FANOG6940应G8181型G2010G7524G4466验结果，解释G13459型G2476G2282原因，如强度G451G13459G4497G451G20069G12239G12573。并使用声子限制G6940应G8181型和FANOG6940应G8181型对图形G17839G15904拟G2524和比较，G17902G17819磷G6542G7446NCSIH薄膜的拉曼光G16901判断是否产生了FANOG6940应。3第四章首先简要归纳了G5334G17148结和场G6940应管的G2010类G451发展概况和应用，NCSIH/CSIG5334G17148结场G6940应管的结构，主要参G6980和特性。而后引入参量D0（晶粒尺寸）G1055后，详细推导了态密度的G2010布情况，包括自由电子G8999度G2010布和局域态态密度的G2010布情况，考虑界面态对场G6940应管电学特性的影响，推导了源漏电G2399和电G8981G1055间的G1863G13007，得到了计算公G5347，最后借助于计算G7438软件设计程序，G8181拟出了结果并G2010G7524原因。G12544G1120G12468G13447G12871G11801G15192G14192G11352G2058G3803G451G13479G7512G15932G54614第二章纳米硅薄膜的制备、结构表征21纳米硅薄膜的制备为了制G3803G20652G17148量的NCSIH薄膜，人们G5062G13475建立起许多种G7053G8873。归纳起来主要G2010为两大类1物理G8797G12227G7053G8873如射G20069溅射G451真G12366蒸发G451G9620光烧蚀G12573G7053G88732628。2G2282学G8797G12227G7053G8873如G9921G1009G2282学G8680G11468G8797G12227G451自组织生长G451微波氢基团增强G2282学G8680G11468G8797G12227G451G12573G12175子体增强G2282学G8680G11468G8797G12227G125732931。在本文中重G9869介绍G12573G12175子体增强G2282学G8680G11468G8797G12227技术制G3803NCSIH薄膜。211G12573G12175G4388G1319G3698G5390G2282G4410G8680G11468G8797G12227PECVDG13007G13491G12628G1183G12573G12175子体增强G2282学G8680G11468G8797G12227PECVD是一种常规的半导体薄膜制G3803G7053G8873，它的一个G7186G14891的优G9869是能G3827同G1268统的硅微电子器件G994电G17347的工艺G8981程能G5468G3921的G1872G4493，因G8504用PECVDG7053G8873制G3803的NCSIH薄膜能G3827G7053G1427的应用到各种器件和G19610成电G17347中。PECVDG13007统G6984个G16025G13634包括真G12366反应室G451真G12366G8905组G2462G8680G2399G2399G2159G11429G8991G13007统G451衬底G2164G9921G2462温G6523G13007统G451G8680G17347G2462G8981量G6523制G13007统G451射G20069功G10587电源和G11464G8981G1571G2399G13007统和G6502G8680G13007统。G13007统有三个真G12366室，其中一个G1116真G12366室和两个反应室。G1116真G12366室用作G7691G2709的G4396取和G2164温G19512G8680，G2490G3818两个反应室G2010G2047用于制G3803本G5461和G6542G7446纳米硅薄膜，以G18003G1825G6542G7446G8680体的G8757G7591。G8611一个真G12366室有由G2010子G8905和G7438G7812G8905组成的真G12366G8905组。反应室内G7691G2709G7562带有G2164G9921G13007统，并由温G6523G1214G6523温。H2G8680体G13443度在99999以G990，G17148量G8981量计的G6523制G12946度为002SCCMG8639G2331G8611G2010G19059G7643G5589G991。G4466验中用到了射G20069功G10587和G11464G8981G1571G2399的G2464重G9620G2181，两G13785用大功G10587的电G4493和电G5875G19560G12175，以G18003G1825G11468G1126G5190G6212。G6502G8680G13007统G994G6289真G12366G13007统是G11468G1126G10432立的，G8611一反应室G18209有由增G2399G8905和G13611G8675G8905组成的G6502G8680G13007统。212NCSIHG15192G14192G10995G19283G7438G10714G9213G5042G3835G4410G11817G3775G4410G1313G16782G70035G18331用氢稀释的SIH4生长NCSIH薄膜，是一个包G2559G8680态SIH4在G12573G12175子体中G17839G15904G2010解G451G12175G2282的氢G2282硅自由基SIHX，X3向衬底G15932面的G17767G17828，G1055后在衬底G15932面的G17813G12239G451G2010解G451成G7692G451生长以G2462G14085氢G12573多G8505基G1815反应的G3809G7446G17819程。在NCSIH膜形成的一G13007G2027反应G17819程中，有两个重要G8505G20600G5529不G2499G4581。一是G8797G12227膜层G15932面不断吸G19480SIHX的G17819程。在SIH4稀释比和G5191G15925反应G8680G2399一G4462的G7477件G991，其吸G19480G17907G10587主要取G1927于衬底温度和射G20069功G10587两个工艺参G6980。二是由于G8797G12227膜层G15932面吸G19480着大量的氢原子，不G2045于纳米G11468的SIH膜层形成，因G8504在生长G17819程中G5529G20047同G7114G1288随着G14085氢G17819程的发生。G8503如G990所G17860，对工艺参G6980G6523制G11464接G1863G13007到硅晶G7692的形成G451G2010布G451大G4579以G2462膜层生长G17907G10587。SIHX的G15932面吸G19480G17907G10587以G2462G15932面G12908G19480G13007G6980的大G4579是G15932面G2282学反应中的两个重要参G6980。生成膜中的最后氢G2559量取G1927于G15932面层中氢的释G6930以G2462G15932面同反应基吸G19480G1055间的细G14280G5191G15925G17819程。G9921G2159学G2282学反应G7053程G5347G15932G12046为NSIH21,X4HSISIHRR固气G12573G12175G4388G1319（21）G990G5347中R1和R2G15932G12046不同反应G7053向的G2282学反应G17907G10587，R1G15932G12046SIH4的G12573G12175子体G2010解G994膜层G8797G12227G17819程，R2G15932G12046G12573G12175子体中的H基G4570膜中较G5381的SISIG19202蚀G2063G6493的G17819程。在G17829几G5192的G6265道中，在PECVD的G7053G8873的基G11796G990，不断G6925G2476制G3803的G8797G12227G7477件和参G6980，如在G1314温（G30410G19G263）G991使用SICL4替代了SIH4制G3803NCSIH薄膜32，以SIF4H2作为反应G8680体制G3803微晶硅薄膜。213G5049G14414G2454G6980G4557NCSIHG15192G14192G10995G19283G17148G18339G11352G5445G2721各种生长G7477件如氢稀释比G451射G20069功G10587G451衬底温度G451G6542G7446G8999度G451G11464G8981G17139G2399G1552G451以G2462G7509G7507G17329G12175G12573G1262G11464接影响氢G2282纳米硅的微G16278结构和性G17148。（1）G8680体稀释比氢稀释比的G6564G20652一G14336G1554向于G6564G20652氢G2282纳米硅薄膜的晶态比，但是氢基的G2063蚀作用G17836G2499以起到G6245制晶粒长大的作用。G7693G6466G6265道34随着氢稀释比H2/H2SIH4在一G4462G14551G3272内（8095）增G2164，其结果G15932G7138薄膜晶G2282G10587G6564G20652。（2）射G20069功G10587G12544G1120G12468G13447G12871G11801G15192G14192G11352G2058G3803G451G13479G7512G15932G54616射G20069功G10587对NCSIH薄膜的形成G14279G1863重要8。在一G4462G14551G3272内G16855G14422射G20069功G10587，有G2045于制G3803G20652G17148量的NCSIH薄膜。射G20069功G10587由于G5415射G20069功G10587增大G7114，SIH4G15999G1817G2010G2010解，H增多并G1000G2063蚀作用增强，G12573G12175子体中G12175子G1055间的G11908G6770作用G1075增强，增G2164了G12573G12175子体的G6980G11458和G2172能8，使得薄膜G8797G12227G17907G10587增大，导G14280了晶粒的增大，晶态G10587的G6564G20652，如果射G20069功G10587如果G17819大，增G2164了G12573G12175子体G17732G1999G2172能，使得在薄膜G15932面产生G5468多微G4392，使得NCSIH薄膜中的晶粒G994晶粒G1055间产生G11468G1126G6392G2399，导G14280了应G2159的增大，反而G1262G19489G1314所制G3803NCSIH薄膜的G17148量。（3）衬底温度衬底温度是材料制G3803G17819程中的一个重要因G13044，衬底温度的G2476G2282不但影响着晶粒大G4579和晶G2282G10587并G16837导非晶向晶体的G17728G2476，同G7114影响NCSIH薄膜的电学G451光学G451G2399G19471特性G125738,9。一G14336来G16840，衬底温度越G20652，薄膜G8797G12227G17907G10587越G5567，晶粒越大，薄膜更G2164有序G727但温度G17819G20652，G1262由于温度G6940应产生晶G7696G11084G2476，导G14280薄膜应G2159的产生。（4）G6542G7446G8999度G6542G7446G8999度是材料制G3803G17819程中的又一个重要因G130441617，G17878G5415的G6542G7446不G1177G1262G6925G2904NCSIH的电学特性，如果G6542G7446G8999度G20652，同G7691G1262引起NCSIH薄膜的G7092序度的增G2164，G19489G1314NCSIH薄膜的晶G2282G10587，最G13468G2499能G1262导G14280NCSIH薄膜的非晶G2282。22纳米硅薄膜的微观结构表征方法在对NCSIH薄膜的G1259多G15932G5461手段中，有XRDG451RAMANG451SEMG451HRTEMG12573，G991面G2010G2047介绍G17837几种G8991G16809手段的基本原理和应用。221XG4568G13459G15905G4568X射G13459衍射的基本原理是，用G2033G13435X射G13459光子G6122其G1194微G16278G12175子G9620发G5465G8991物G17148中的原子，使G1055产生G14651光次G13435X射G13459，G17902G17819峰的位G13634G17839G15904物G17148成G2010鉴G4462，G17902G17819峰的强度G17839G15904G4462量G2010G7524。X射G13459衍射技术G5062G13475G15999广泛应用在NCSIH结构G15932G5461G5415中，XRD不G1177G2499以G8991量NCSIH晶粒的大G4579，G17836G2499以用来G8991G4462NCSIH中G4396在G9213G5042G3835G4410G11817G3775G4410G1313G16782G70037的宏G16278应G21599。G2045用SCHERRER公G5347G2499以计算晶粒的大G4579。G17837G7691获得的晶粒尺寸G2499以认为是G7691G2709的G5191均晶粒度。计算公G5347为COSKDC（22）DC为G5191均晶粒尺寸，K为SCHERRER常G6980089，为X射G13459波长，对于CU的K01542NM，为由晶粒大G4579引起的衍射G13459G7477G2476G4497G7114衍射峰的半峰G4497（FWHM），为衍射角。G1552得一G6564的是，G2045用XRDG8991G4462晶粒大G4579是有一G4462限制的，一G14336来G16840SCHERRER公G5347G8991量的晶粒大G4579的G17878用G14551G3272是5G794300NM。G5415晶粒大于300NMG711435，使得G4466G8991的衍射峰G4497G994G1214器G2476G4497十G2010接G17829，其衍射峰的G4497度随着晶粒的G2476大就不敏G5875，使得G4462量结果的准G11842度G991G19489G727而G5415晶粒G4579于5NMG7114，晶体内的重G3809周期G4581，衍射峰G17819于弥散，其衍射峰随着晶粒尺寸的G2476G4579而G7186G14891G4497G2282，G8991G4462准G11842度大幅度G991G19489。G2490G3818，使用XRDG8991得的晶粒的大G4579和晶粒G1055间是否发生紧密的团聚G7092G1863，同G7114G17836G5529G20047G8892意G7691G2709中不能G4396在微G16278应G2159，因为微G16278应G2159G1075G1262引起衍射峰的G4497G2282。XRDG19512了G2499以G17839G15904G6117们熟知的物G11468G4462性，依G6466各G11468的衍射G13459的强度随该G11468G2559量的增G2164而G6564G20652G1582G4462量G2010G7524G3818，G17836G2499以用来G17839G15904应G2159的G8991G4462，薄膜厚度以G2462界面结构的G8991G4462，多层膜结构G2010G7524以G2462物G17148G10378态的鉴G204739。对于物G17148G10378态的鉴G2047是基于物G17148对X射G13459的衍射作用是不同的，非晶态的衍射图由几个G4581G6980弥散峰组成，峰的强度G1314，G13459G4497大G727而晶态物G17148的X射G13459G16901具有峰的G6980量多，峰型尖锐以G2462强度大G12573特G9869，因G8504G2499以G2045用X射G13459G16901来区G2010晶态和非晶态39。G17837G2499以G11464接从XRDG16901中得出。XRDG17836G2499以计算晶态比38。222G6301G7376G1821G16901拉曼光G16901的基本原理拉曼光G16901的解释G2499G2010为G13475典解释和量子理论解释，现G2010G2047归纳1G13475典解释G7693G6466电磁辐射的G13475典理论，G2499以赋G1116光散射G17837G7691的G13475典解释，G20069G10587为0的入射辐射电磁场使G2010子的电子云G12239G2172，在散射G13007统中G5875生出震荡的电磁多G7509子，G17837G7691的多G7509子又产生电磁辐射。如果发出的电磁辐射G20069G10587G994入射G20069G105870G11468同，G17837就G12544G1120G12468G13447G12871G11801G15192G14192G11352G2058G3803G451G13479G7512G15932G54618是锐G2045散射。如果发出的电磁辐射G994入射辐射G20069G10587不同，而为G19M，其中M为G2010子的G6403G2172G20069G10587，G17837就是拉曼散射。因G8504拉曼G6940应是在G3818电场的作用G991，产生的G5875生电偶G7509矩G15999G2010子中的G6403G2172G17828G2172G16855制而产生的。2量子解释单色光G994G2010子G11468G1126作用所产生的散射现G16949G17836G2499以用光量子（G12175子）G994G2010子的G11908G6770来解释。按照量子理论，G20069G10587为0的入射单色光，G2499看G1582是具有能量为H0的光子，H为普朗克常G6980。图21为拉曼散射和瑞G2045散射的量子能G13435图。G3533G21G17G20G3G2296G2563G3131G3197G1764G3115G2374G3131G3197G1285G2719G1929G3533G17G3FIG21ENERGYLEVELPICTUREOFRAMANSCATTERINGANDRAYLEIGHSCATTERING处于基态E0的G2010子受到入射光子H0的G9620发G17303G17813到受G9620虚态，而受G9620虚态是不稳G4462的，所有G2010子有G5468G5567G17303G17813回基态E0，把G17303G17813的能量H0以光子的形G5347释G6930出来，G17837就是弹性G11908G6770，为瑞G2045散射。G17303G17813到受G9620虚态的G2010子G17836G2499以G17303G17813到电子基态的G6403G2172G9620发态EN，并释G6930能量为HG19M的光子，G17837就是非弹性G11908G6770，所产生的散射光为斯托克斯G13459。若G2010子处于G6403G2172G9620发态ENG990，受能量为H0的入射光子的G9620发G17303G17813到受G9620虚态，然后又G5468G5567G17303G17813回G6403G2172G9620G2172G9620发态EN，G8504G7114对应于弹性G11908G6770，为瑞G2045散射。处于受G9620虚态的G2010子若G17303G17813回基态，G6930出能量为HG19M的光子，即为反斯托克斯G13459。由于在常温G991，处于基态的G2010子占绝大多G6980，所有斯托克斯G13459比反斯托克斯G13459强度的大的多。G9213G5042G3835G4410G11817G3775G4410G1313G16782G70039拉曼光G16901作为一种G5567捷对G7691G2709G7092损伤的G8991G16809G7053G8873G5062G13475广泛应用于NCSIH薄膜的G8991G16809G1055中。G17902G17819它能G3827获得NCSIH薄膜的微G16278结构的如晶粒大G4579G12573G1461G5699，并估算应G2159大G4579以G2462，并G7693G6466峰的位G13634判断NCSIH的物G17148G10378态，计算晶态比。NCSIH薄膜的晶态比计算公G5347G2499以G15932G12046为42G21G21G20G24G19G19G24G19G19G55G50G38G55G50G55G50IIXIII（23）其中，1TOIG451I500G4512TOIG2010G2047是中心大约位于480CM1G451500CM1和512CM1的声子带的G12227G2010强度42G727L01EXPLG19/25，L0为G5191均晶粒尺寸。G4466验所得的TO2G8181G16901峰G2499以G7693G6466声子限制G6940应PHONONCONFINEMENTEFFECTG8181型G17839G15904拟G25244344。223G6207G6563G11017G4388G7186G5506G19248G451G20652G2010G17788G17891G4568G11017G19248G6207G6563电子G7186微G19248基本工作原理为从电子枪阴G7509发出的G11464径20MG79430M的电子束，受到阴