摘 要
跨入21世纪随着平板显示技术（FPD）飞速发展，需要更低电阻率的材料作为FPD薄膜晶体管的接触电极，以提高响应速率、降低功耗。传统的场致发射平板显示器（FED）的微尖锥场发射体制作成本高、易与环境气体反应，限制了其工业化。采用低成本的方法在基板上制备高导电性的硅化钛薄膜并在薄膜层上生长纳米线能够有效的解决这些问题，极大的推动平板显示技术进一步发展。
本论文采用常压化学气相沉积法(APCVD)以SiH4和TiCl4为前驱体在硅板/玻璃衬底上一次性制备出大面积硅化钛薄膜/纳米线复合结构，运用XRD、SEM、TEM等手段对样品的结构和性能进行了测试和分析。讨论了晶相的形成过程和机理，以及薄膜层上纳米线的形成和生长机理。成功实现了硅化钛纳米线在相应薄膜层上的生长。
结果表明，APCVD法在基板上沉积低电阻硅化钛（TiSi2）的过程由前驱体SiH4 和TiCl4的化学反应控制。通过调制前驱体不同的反应进程，使生成TiSi2的化学反应在沉积过程中为主导，促进TiSi2晶相的形成，从而得到电阻率较低的薄膜和纳米线，典型样品的电阻率为37μΩ·cm。TiSi2在基板上的形成过程是，SiH4 和TiCl4在气相反应直接形成TiSi2晶核，而后沉积在衬底的表面，随着沉积时间的延长，晶粒逐渐长大，堆积变得致密，结构也趋于完整，薄膜的电阻率也随着降低。
APCVD法成功的在基板上一次性制备出大面积硅化钛薄膜/纳米线复合结构，实现了高质量的硅化钛纳米线在薄膜层上的生长。正交晶系的TiSi圆形纳米线，长约几微米，直径约20nm。纳米线可能以气/固模式生长，在硅片下面的玻璃上同样生长出来了相同尺寸的TiSi纳米线 ，纳米线的生长与基体无太大关系。
关键词：APCVD 硅化物 晶相形成 纳米线 TiSi2 TiSi
ABSTRACT
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Keywords: APCVD Silicide phase formation nanowires TiSi2 TiSi
目 录
摘 要………………………………………………………………………….…..…Ⅰ
ABSTRACT………………………………………………………………….……...Ⅱ
目 录……………………………………………………………………….………..Ⅲ
第一章 文献综述………………………………………………….……….………..1
1.1 金属硅化物………………………………………………….……….…….1
常用的难熔金属硅化物………………………………………………..……2
1.2硅化钛……………………………………………………………….….…..3
1.2.1硅化钛的组成……………………………………………………..…...3
1.2.2 TiSi2的优点………………………………………………………....….4
1.2.3沉积方法…………………………………………………………….....4
1.2.3.1 CVD技术沉积硅化钛…………………………………………….4
1.2.3.1.1 常压化学气相沉积（APCVD）…………………………….5
1.2.3.1.2 低压化学气相沉积（LPCVD）…………………….………7
1.2.3.1.3 等离子激发化学气相沉积（PECVD）…………………….7
1.2.3.1.4 激光诱导化学气相沉积（LICVD）……………….……….8
1.2.3.2金属有机物化学气相沉积(MOCVD)……………………….……8
1.3金属硅化物纳米线……………………………………………….……...…9
1.3.1纳米材料的特性……………………………………………….………9
1.3.1.1 量子尺寸效应…………………………………………….………9
1.3.1.2 宏观量子隧道效应………………………………………………10
1.3.1.3 库仑阻塞效应……………………………………………………10
1.3.1.4 小尺寸效应………………………………………………………11
1.3.1.5 表面效应…………………………………………………………11
1.4 参考文献…………………………………..……………………………..12
第二章 实验方法…………………………………………………………………...13
2.1 APCVD硅化钛…………………………………………………………….13
2.1.1 APCVD硅化钛装置…………………………………………………..13
2.1.2实验操作………………………………………………………………14
2.2 测试设备及其原理………………………………………………………..17
2.2.1 X射线衍射(XRD)…………………………………………………….17
2.2.2透射电子显微镜(TEM)……………………………………………….18
2.2.3场发射扫描电镜(FESEM)…………………………………………….19
2.2.4 电阻的测定……………………………………………………….…..19
第三章 实验结果及讨论………………………………………………………...…19
3.1 APCVD硅化钛薄膜在单晶硅衬底上的形成………………………...…..20
3.1.1硅基板上硅化钛薄膜样品的测试结果……………………………….20
3.1.2 硅化钛薄膜中各相形成机理的分析…………………………………21
3.2 APCVD硅化钛纳米线在单晶硅基板上的形成……………………….....22
3.2.1硅化钛纳米线的形成…………………………………………………22
3.2.2对硅化钛纳米线形成机理的分析……………………………………24
3.2.3硅化钛纳米线/膜复合结构的电阻率………………………………...28
实验经验…………………………………………………………………….29
3.3本章小结………………………………………..……………………….....29
第四章 结论……………………………………………………………………...…29
分析和结论………………………………………………………………...…..29
参考文献…………………………………………………………………...…..30
