بخشی از مقاله
مقدمه
فیلمهاي نیترید مس (Cu3N) بعنوان ماده جالبی در قطعات مختلفی مانند پیوند تونلی اسپینی، حافظههاي اپتیکی با ظرفیت بالا، نقاط کوانتومی مس و سلولهاي خورشیدي ترکیبی آلی- معدنی
توجه زیادي را به خود معطوف کرده است Cu3N .[1-2] ترکیبی است که ترکیب شیمیایی آن به شدت تابع روش و شرایط نهشت است. همینطور ترکیب شیمیایی آن به روش مشخصهیابی شیمیایی حساس است. این مادهي شبهپایدار در دماي بالاتر از 250 C به
14
Cu و N2 تجزیه میگردد. در سالهاي اخیر، رشد فیلمهاي ترکیبی
سهتایی بر پایه Cu3N مانند (Pd, Cu)N، (Ti, Cu)N، (Ag, Cu)N گزارش شدهاند. .[ 3- 6]
آزمایش و روشها
فیلمهاي نازك نیترید مس با استفاده از کندوپاش مگنترونی واکنشی DC از یک هدف آلیاژي دوتایی Ti13Cu87 بر روي زیرلایههاي تکبلور سیلیکن (111)، کوارتز، اسلاید شیشهاي و
استیل در اتمسفر خالص نیتروژن و دو فشار 0/4 و 0/8 Pa نهشته
میشوند. اتاقک سیستم کندوپاش از طریق پمپهاي چرخنده و
تربومولکولی تا فشار 7 10 -4 Pa تخلیه میگردد. توان
کندوپاشی، دماي زیرفیلم و فاصله هدف- زیرفیلم به ترتیب در
80W ، 150 C و 19/5 cm ثابت میشوند.
مشخصهیابی ساختاري فیلمها بوسیله پراشسنج پرتو X (Siemens D5000) با تابش CuK در مد روبشی 2 انجام
میشود. مقاومت ویژه فیلمها از اندازهگیري پروب چهار سوزنی حاصل میشود. سختی فیلمها با تست میکروسختی ویکرز اندازه-
گیري میشود. مطالعه اپتیکی با اندازهگیري عبور در بازه طول-
موجی 300- 1100nm با استفاده از طیفسنج نوري
(Shimadzu, UV 1700 Pharma Spec) در دماي اتاق انجام میشود. با استفاده از یک روش مهندسی معکوس ضخامت، قسمت حقیقی و موهومی ضریب شکست فیلمها محاسبه میشود.
از روي ضریب جذب نوع فرایند گذارهاي نیمرسانایی (مستقیم یا غیر مستقیم) و مقدار انرژي گافباندي در آنها تعیین میشود.
نتایج و بحث
ویژگیهاي ساختاري
شکل 1 دیاگرامهاي پراش پرتو X فیلمهاي Cu3N با افزودنی (Ti: Cu3N )Ti نهشتهشده بر روي زیرفیلم سیلیکن (111) در دو فشار نیتروزنی مختلف را نشان میدهد. فازهاي شبه- Cu3N و Cu ظاهر میگردند و هیچگونه بازتابهایی از فازهاي تیتانیوم فلزي یا نیترید تیتانیوم در دیاگرام XRD دیده نمیشود
افزودن تیتانیوم به Cu3N ساختار بلوري فیلم آنرا تغییر نمیدهد. ثابت شبکه Ti:Cu3N (جدول (1 بزرگتر از مقدار نظري آن براي
Cu3N فاقد 3.815 A ) Ti، ([3] است. ساختار Cu3N در مرکز سلول واحد داراي جایگاه خالی است [1]، اتمهاي Ti نمیتوانند در مرکز سلول Cu3N داراي تناسبعنصري قرار گیرند، . [7]
تشکیل جایگاههاي تهی از Cu در شبکه Cu3N که با اتمهاي Ti
اشغال شدهاند افزایش در ثابت شبکه [7] را بخوبی توجیه میکند.
افزودن Ti در شبکه Cu3N بعنوان یک بافر عمل میکند که منجر به افزایش نیتروژن افزوده در فیلمها میگردد که در توافق با این است که تمامی فیلمها داراي فوق تناسبعنصري N هستند، [8]
شکل 1 دیاگرام XRD لایههاي Ti- Cu- N نهشتی بر روي زیرلایه Si (111) در فشارهاي نیتروژنی مختلف، [7]
جدول -1 مشخصات تخلیه مگنترونی ( پتانسیل هدف کاتدي Vd و جریان تخلیه It )، ثابت شبکه (a0)، و آهنگ نهشت (R) فیلمهاي Ti:Cu3N در فشارهاي نیتروژنی مختلف
