單相mnsi1.73尺度變化與相變規(guī)律的研究

1、A t h e s i ss u b m i t t e d t oZ h e n g z h o u U n i v e r s i t yf o r t h ed e g r e e o f M a s t e rR e s e a r c ho f s i n g l e —p h a s eM n S i l ．7 3 s c a l ec h a n g e a n d p h a s et r a n s i t i o n

2、l a wB y K u i f e n g B a iS u p e r v i s o r ：P r o f ．S h a o k a n gG u a nA s s o c i a t e p r o f e s s o r J u n h u a H uM a t e r i a l s P r o c e s s i n g E n g i n e e r i n g 一 一 一S c h o o l o f M a t e

3、r i a l s S c i e n c ea n d E n g i n e e r i n gM a y 2 0 1 3摘要摘要高錳硅H M S ( M n S i l ．7 3 ) 薄膜熱電材料是一種金屬硅化物熱電材料，它可以把廢熱轉(zhuǎn)化為工業(yè)、居民用電，具有廣泛的應(yīng)用前景和巨大優(yōu)勢(shì)。但是目前高錳硅薄膜材料制備方法制備的薄膜普遍存在尺度不夠、厚度不均勻、雜質(zhì)相太多等問(wèn)題。因此要尋找一種設(shè)備簡(jiǎn)單、成本低廉的方法來(lái)制備出尺寸、形貌可控

4、的、連續(xù)均勻的M n S i l ．7 3 薄膜。本課題采用在真空條件下，用M n C h 作為M n 源，在M n C h 的氣氛內(nèi)加熱S i 襯底，生長(zhǎng)硅錳化合物薄膜。通過(guò)采用等溫接觸式生長(zhǎng)方式和非接觸式生長(zhǎng)方式來(lái)研究基板表面高錳硅物相的形成規(guī)律以及薄膜形貌的特征，以及研究不同溫度和時(shí)間條件下薄膜生長(zhǎng)厚度和時(shí)間的關(guān)系，確定生長(zhǎng)出1 0 0 n m 以上、連續(xù)均勻、形貌可控的高錳硅薄膜的最佳生長(zhǎng)條件是9 0 0 ℃．1 2 h ，最后

5、通過(guò)熱力學(xué)以及界面變化簡(jiǎn)單分析M n S i l ．7 3 生長(zhǎng)規(guī)律。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，綜合使用多種分析手段，通過(guò)優(yōu)化不同工藝參數(shù)，分析其相變過(guò)程和界面、尺度變化規(guī)律，通過(guò)光學(xué)性質(zhì)測(cè)量，分析其電子結(jié)構(gòu)特征。得出以下結(jié)論：1 、M n S i l ．7 3 薄膜的制備方面( 1 ) 在接觸式生長(zhǎng)方式下，5 0 0 。C 、6 0 0 4 C 生成的M n S i l ．7 3 薄膜難以檢測(cè)到；7 0 0 。C 通過(guò)掃描形貌及能譜分析，檢測(cè)出此溫

6、度區(qū)間有M n S i l ．7 3 形成，但是其含量低，薄膜太??；8 0 0 ℃各個(gè)溫度區(qū)間可以檢測(cè)到M n S i l ．7 3 薄膜存在，但薄膜表面雜質(zhì)過(guò)多、有燒結(jié)殘留物質(zhì)存在。( 2 ) 等溫非接觸式生長(zhǎng)方式制備的薄膜膜層干凈、厚度均勻一致、單相。分析不同保溫時(shí)間、不同溫度表面形貌得知，9 0 0 ℃．1 2 h 制備的薄膜表面形貌最好、最均勻、平整；分析相同保溫時(shí)間、不同燒結(jié)溫度的薄膜厚度，發(fā)現(xiàn)薄膜厚度從8 0 0 ℃．1 0