钠钙玻璃上Mg₂Si薄膜的制备及其电学性质

房迪¹，肖清泉^1,2，廖杨芳^1,3，袁正兵¹，王善兰¹，吴宏仙¹

1. 贵州大学大数据与信息工程学院新型光电子材料与技术研究所2. 安顺学院航空电子电气与信息网络贵州省高校工程技术研究中心3. 贵州师范大学物理与电子科学学院

摘 要：采用磁控溅射技术和退火工艺在钠钙玻璃衬底上制备了Mg₂Si半导体薄膜,研究了Mg膜厚度对Mg₂Si薄膜结构及其电学性质的影响。在钠钙玻璃上分别溅射两组相同厚度（175nm）的P-Si和N-Si膜,然后在其上溅射不同厚度Mg膜（240nm、256nm、272nm、288nm、304nm）,低真空退火4h制备一系列Mg₂Si半导体薄膜。通过X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、霍尔效应测试仪对Mg₂Si薄膜的晶体结构、表面形貌、电学性质进行表征与分析。结果表明:采用磁控溅射技术在钠钙玻璃衬底上成功制备出以Mg₂Si（220）为主的Mg₂Si薄膜。随着沉积Mg膜厚度的增加,Mg₂Si衍射峰逐渐增强,薄膜表面更连续,电阻率逐渐减小,霍尔迁移率逐渐降低,载流子浓度逐渐增加。此外,Si膜导电类型和Mg膜厚度共同影响Mg₂Si薄膜的导电类型。溅射N-Si膜时,Mg₂Si薄膜的导电类型随着Mg膜厚度的增加由P型转化为N型;溅射P-Si膜时,Mg₂Si薄膜的导电类型为P型。可以控制制备的Mg₂Si半导体薄膜的导电类型,这对Mg₂Si薄膜的器件开发有着重要的指导意义。

关键词：钠钙玻璃;Mg2Si薄膜;膜厚;磁控溅射;