Tổng quan về vật liệu SiC và SiCxốp
1.1.5.Vật liệu SiC vô định hình
Năm 1977, Anderson và Spear [19] là những người đầu tiên thông báo về việc tạo ra các màng mỏng SiC vô định hình (aSiC) bằng việc đồng phân hủy C2H4- SiH4. Một năm sau Engemann và đồng nghiệp [19] phát hiện ra rằng aSi1-xCx:H có thể phát quang ánh sáng trắng ở nhiệt độ phòng nếu được chế tạo trong các điều kiện phù hợp. Kể từ đó cho tới nay đã có rất nhiều các nghiên cứu về aSiC. Cho tới nay, vật liệu aSiC chủ yếu được chế tạo dưới dạng màng mỏng với phương pháp chế tạo chính là phương pháp CVD [57]. So với SiC khối thì các màng SiC nói chung dễ chế tạo hơn nhiều. Trong đó các màng aSiC dễ chế tạo hơn màng cSiC do nhiệt độ của đế lắng đọng thấp hơn. Nhiệt độ của đế lắng đọng các màng aSiC chỉ dưới 600oC, trong khi để lắng đọng được các màng cSiC thì nhiệt độ đế phải từ 1000oC trở lên. Với nhiệt độ đế trong khoảng từ trên 600 đến dưới 1000oC thì lớp màng mỏng aSiC sẽ có các nano tinh thể SiC.
Khác với các màng SiC tinh thể, các màng aSiC có tỉ lệ Si/C thay đổi trong một khoảng khá rộng nên thường được ký hiệu là aSi1-xCx, ở đây x có thể thay đổi được bằng sự điều chỉnh tỉ lệ các tiền chất đưa vào lò [57]. Các kết quả nghiên cứu về aSiC cho thấy độ rộng vùng cấm của các màng aSi1-xCx thay đổi trong khoảng từ 1,75 tới 4 eV và phụ thuộc rất nhiều vào x [33, 63]. Thông thường độ rộng vùng cấm tăng lên khi x tăng, với x ≈ 0,5 thì độ rộng vùng cấm là khoảng 2,5 eV [13, 31, 57, 63]. SiC vô định hình cũng có các tính chất vật lý, cơ học và hóa học tương tự như SiC tinh thể, cụ thể là độ dẫn nhiệt cao, điện trường đánh thủng lớn, độ cứng cao, chịu được sự mài mòn, rất trơ về mặt hóa học, khó bị ôxy hóa [63].Sự sắp xếp các nguyên tử trong màng mỏng aSiC tuy không có trật tự như cấu trúc tinh thể nhưng vẫn tồn tại trật tự gần, bao quanh mỗi nguyên tử C vẫn là bốn nguyên tử Si và ngược lại, tuy nhiên do đặc điểm cấu tạo nên trong màng mỏng aSiC tồn tại các liên kết Si-Si, C-C, Si-H, C-H [57, 62, 100].
Do có các đặc tính tốt cộng với việc dễ chế tạo nên hiện nay các màng aSiC được ứng dụng khá nhiều trong chế tạo các thiết bị quang điện [28, 62,n175], pin
18
mặt trời [89], bọc phủ bảo vệ cho các thiết bị làm việc trong môi trường khắc nghiệt [40].