Si/Si0.75Ge0.25多层薄膜结构表征分析

图3-2　Si／Si0．75Ge0．25多层薄膜小角XRD衍射图

利用X射线衍射仪（D＼max-2200，日本理学）和扫描电子显微镜（ULTRA55-36-69，德国Zeiss）对所制备的样品进行结构表征。图3-2为Si／Si0.75Ge0.25多层薄膜小角XRD衍射图，X射线衍射仪使用的是Cu Kα射线，波长λ＝1.540 56Å，管压为40 kV，采用连续扫描的方式进行采样，扫描速度为0.5（°）／min，步宽为0.002°，2θ为0.5°～5°。从图中可以看到随着周期厚度的增加，出现的衍射峰数量也在增加，当样品的周期厚度为50 nm时，衍射峰的数量达到了10，这表明采用磁控溅射法制备得到的Si／Si0.75Ge0.25多层薄膜具有平整的界面。

图3-3为小角XRD衍射峰的角度与对应衍射峰个数的拟合直线，利用布拉格衍射公式可以计算得到Si／Si0.75Ge0.25多层薄膜的周期厚度

式中，λ为X射线的波长；n为XRD衍射峰个数；θn为XRD衍射峰对应的角度；d为周期厚度。值得注意的是周期为2.5 nm的Si／Si0.75Ge0.25多层薄膜只有1个小角XRD衍射峰，因此通过该点作直线与原点相连。利用布拉格衍射公式计算后得到样品1、2、3、4、5的周期厚度分别为2.4 nm、5.8 nm、10.0 nm、19.6 nm、48.8 nm，与实验设计值基本相符。

图3-3　sin2θ-n2拟合直线(www.xing528.com)

图3-4为不同放大倍数的周期厚度为50 nm的Si／Si0.75Ge0.25多层薄膜（样品5）截面SEM图。图3-4（a）清晰地显示出周期厚度为50 nm的Si／Si0.75Ge0.25多层薄膜存在10个周期，并且多层薄膜的界面非常平整。从图3-4（b）中可以看到周期厚度为50 nm的Si／Si0.75Ge0.25多层薄膜（样品5）中Si层和Si0.75Ge0.25层的厚度分别为29.2 nm和18.6 nm，与设计值相符，图中Si层和Si0.75Ge0.25层显示的明暗是其原子量不同所造成。

图3-4　Si／Si0．75Ge0．25多层薄膜（样品5）截面SEM图

（a）低倍；（b）高倍