بررسی خواص اپتیکی لایه نازک sion تولید شده به روش رسوب‌گذاری شیمیایی بخار پلاسمایی

خواص اپتیکی لایه‌های نازک اکسی نیترید سیلیکون (sion) مورد بررسی قرار گرفته است. لایه‌های sion به روش رسوب‌گذاری شیمیایی بخار پلاسمایی روی زیرلایه‌های شیشه و سیلیسوم رشد داده شدند. برای تولید پلاسما از منبع تغذیه فرکانس رادیویی با کوپل خازنی استفاده شده است. همچنین از ماده آلی سیلیکاتی تترااتیل اورتوسیلیکات (teos)، اکسیژن و نیتروژن به ترتیب برای منبع سیلیسیوم، گاز اکسیدکننده و منبع نیتروژن استفاده شده است. مکانیزم رشد و تغییرات ضریب شکست و همچنین تغییرات جذب اپتیکی لایه‌ها مورد مطالعه قرار گرفته است. از نتایج می‌توان فهمید که گونه‌های فعال نیروژن‌ اتمی و یونی تولید شده در حجم پلاسما مشابه ذرات اکسیژنی در مکانیزم اکسیداسیون عمل کرده و باعث تجزیه مولکول‌های teos می‌شوند. از این رو افزایش شار نیتروژن در ترکیب گازی پلاسما موجب کاهش ناخالصی‌های آلی ناشی از مونومرهای teos می‌گردند. زبری لایه ها کمتر از nm 0.2 اندازه گیری شدند. همچنین، نتایج بررسی نشان داد که با افزودن گاز نیتروژن در ترکیب گازی پلاسما می‌توان بدون تغییر قابل توجهی در شفافیت لایه‌های اکسید سیلیسیوم ضریب شکست آن‌ها را افزایش داد. در نهایت با افزایش شار نیتروژن از 0 تا sccm 80 ضریب شکست لایه ها از 1.446 تا 1.464 افزایش یافت در حالی که میزان جذب اپتیکی لایه ها در همه موارد کمتر از 1 اندازه گیری شد.

investigating optical properties of sion thin film produced by plasma enhanced chemical vapor deposition method

the optical properties of silicon oxynitride thin films (sion) have been investigated. sion films were grown on glass and silicon substrates by plasma enhanced chemical vapor deposition. a radio frequency power source with a capacitor coupler is used to produce plasma. moreover, tetraethyl-orthosilicate (teos), oxygen, and nitrogen have been used as silicon source, oxidizing gas, and nitrogen source, respectively. growth mechanism and the variation of the refractive index as well as the variation of the optical absorption of the films have been studied. from the results, it can be understood that the atomic and ionic active nitrogen species produced in the plasma volume act similar to oxygen species in the oxidation mechanism and cause the decomposition of teos molecules. therefore, the increase of nitrogen flux in the plasma gas mixture results in the reduction of organic impurities caused by teos monomers. the roughness of the films was measured below 0.2 nm. the results also showed that by adding nitrogen gas in the plasma gas mixture, it is possible to increase the refractive index of the silicon oxide films without significant change in their transparency. finally, with the increase of nitrogen flux from 0 to 80 sccm, the refractive index of the films increased from 1.446 to 1.464, while the optical absorption was measured to be less than 1 in all cases.