[发明专利]一种自组装形成尺寸可控的硅纳米晶薄膜的制备方法

权利要求书

1.一种自组装形成尺寸可控的硅纳米晶薄膜的制备方法，其特征在于：该方法包括下述步骤：

1）选用玻璃或者单晶硅片作为衬底，并进行镀膜前预处理；

2）Ar气作为溅射气氛，在对基体施加偏压的条件下，采用射频和直流电源分别对硅靶和碳靶进行磁控共溅射，在玻璃或者硅基体上交替沉积非晶硅/碳超晶格结构多层薄膜；

3）镀膜完成后，原位进行X射线光电子能谱检测；

4）在氮气下分阶段进行退火处理；

5）进行微观结构和性能检测。

2.根据权利要求1所述的自组装形成尺寸可控的硅纳米晶薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤1）中，衬底厚度为500～520um，依次经过表面活性剂、去离子水、丙酮、无水乙醇各超声清洗15-20min。

3.根据权利要求2所述的自组装形成尺寸可控的硅纳米晶薄膜的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂为椰油酸单乙醇酰胺（CMEA）或椰油酸二乙醇酰胺。

4.根据权利要求1所述的自组装形成尺寸可控的硅纳米晶薄膜的制备方法，其特征在于，所述硅靶和碳靶尺寸规格为φ50.4mm×3mm，纯度为99.99%；背底真空为8.2×10^-8mbar。

5.根据权利要求4所述的自组装形成尺寸可控的硅纳米晶薄膜的制备方法，其特征在于，所述射频电源功率控制在100W，直流电源控制在100W；溅射速率为0.6～1.5nm/min。

6.根据权利要求1所述的自组装形成尺寸可控的硅纳米晶薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤2）中，交替沉积是首先在基片上沉积一层碳，厚度为10nm，其次一层硅一层碳交替沉积为多层超晶格薄膜，其中，碳层厚度保持为10nm，改变硅层厚度，使硅层厚度/碳层厚度比在0.5-3之间变化。

7.根据权利要求1所述的自组装形成尺寸可控的硅纳米晶薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤2）中，进行磁控共溅射的同时对基体施加80V的负偏压。

8.根据权利要求1所述的自组装形成尺寸可控的硅纳米晶薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤4）中，氮气下分阶段进行退火处理，首先从室温以25-30℃/min的升温速率升温至900-1000℃，保温20min；再以25-30℃/min的升温速率升温至1100-1150℃，保温1h，最后以相同速率降温至室温。

9.根据权利要求1所述的自组装形成尺寸可控的硅纳米晶薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤4）中，退火气氛为离化的氮原子气氛，气压为0.25～0.32MPa。

10.根据权利要求1所述的自组装形成尺寸可控的硅纳米晶薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤4）中，在玻璃或者硅基体上交替沉积非晶硅/碳超晶格结构多层薄膜经氮气下分阶段退火处理形成α-SiC/nc-Si多层球形、条状或砖块状结构薄膜。