SiOx

Superficies y Vacío 24(2) 54-60, junio de 2011

©Sociedad Mexicana de Ciencia y Tecnología de Superficies y Materiales

Propiedades ópticas, de composición y morfológicas de películas delgadas de SiOx
depositadas por HFCVD
Vázquez-Valerdi D. E., Luna-López J. A., García-Salgado G., Carrillo-López J.
Díaz-Becerril T., Rosendo E., Juárez-Santiesteban H.
CIDS-ICUAP, BUAP
Ed. 136 D, Col. SanManuel. C.P. 72570, Puebla, Pue. México.
(Recibido: 20 de diciembre de 2010; Aceptado: 2 de mayo de 2011)
En el presente trabajo se estudian las propiedades morfológicas, de composición y ópticas de películas de óxido de silicio
fuera de estequiometría (SiOx) mediante Microscopía de Fuerza Atómica (AFM), Espectroscopia Infrarroja por
Transformada de Fourier (FTIR), Fotoluminiscencia (FL),Transmitancia UV-Vis y Elipsometría nula. Dichas películas se
obtuvieron mediante la técnica de depósito químico en fase vapor activado por un filamento caliente (HFCVD) en un
rango de temperaturas de 750 a 1005 °C.
Los espectros de FL de las películas de SiOx depositadas sobre cuarzo a 813, 873 y 950 °C presentan corrimientos entre
650 nm y 712 nm, conforme la temperatura de substrato (Ts) seincrementa. De estos resultados se propone que la FL es
originada por efectos de confinamiento cuántico en nanocristales de silicio (nc-Si) embebidos en la matriz del óxido de
silicio, ya que estos nc-Si disminuyen su tamaño conforme se reduce la Ts y producen un corrimiento hacia mayores
energías en los espectros de FL.
Mediante el estudio de los espectros de transmitancia se obtuvo la brechade energía prohibida (Eg) y, a través del modelo
de masa efectiva de confinamiento cuántico, se determinó el tamaño promedio de nc-Si, el cual oscila entre 3.5 y 2.2 nm.
También se observan efectos relacionados con defectos en el comportamiento de los espectros de FL de las películas
depositadas sobre cuarzo y silicio.
Palabras clave: SiOx; AFM; FTIR; PL; Si-nc
In this work, the morphological,compositional and optical properties of SiOx films are studied using Atomic Force
Microscopy (AFM), Fourier Transformed Infrared spectroscopy (FTIR), Photoluminescence (PL), UV-Vis Transmittance
and null Ellipsometry. These films were obtained by the Hot Filament Chemical Vapor Deposition (HFCVD) technique in
a range of temperatures from 750 to 1005 °C.
The PL spectra of the SiOx filmsdeposited on quartz to 813, 873 and 950 °C show a shift within 650 nm and 712 nm as
the substrate temperature (Ts) is increased. From these results it is proposed that the PL is originated from quantum
confinement effects in silicon nanocrystals (Si-nc) embedded in the silicon oxide matrix, since the Si-nc decreased in size
as Ts is reduced and produce a blueshift in the PL spectra.
Transmittancespectra were obtained; with the analyses of these spectra, the energy gap (Eg) was obtained. Quantum
confinement effective mass model was used to obtain the average size of the Si-nc, which is found between 3.51 and 2.22
nm. Also, different defects of the films deposited on quartz and silicon substrate have relation with the behaviour of the
observed PL spectra.
Keywords: SiOx; AFM; FTIR; PL;Si-nc

memorias no volátiles, supresores de picos, dispositivos de
detección y emisión de luz [2, 3 4]. El óxido de silicio no
estequiométrico puede ser preparado por varios métodos,
tales como LPCVD (Depósito Químico en fase vapor a
baja presión), HFCVD, PECVD (Depósito Químico en fase
vapor asistido por plasma), sol-gel, implantación de silicio
en SiO2 y pulverización catódica [1, 2, 5],los cuales son
compatibles con la tecnología de fabricación de circuitos
integrados.
En las películas de óxido de silicio no estequiométrico la
absorción y la emisión se correlacionan con efectos
cuánticos en nanopartículas de silicio, así como también se
asocian con defectos. Desde el punto de vista tecnológico,
el tamaño de grano promedio de nanopartícula de silicio
(np-Si) ofrece...