溅射沉积Mg2(Sn,Si)薄膜组织结构与导电性能

采用Mg-Sn-Si-Bi合金和高纯Mg双靶,通过转动基材并调节Mg靶溅射时间,在单晶Si(111)衬底上顺序沉积并获得了Mg含量变化的Mg-Sn-Si-Bi薄膜。结果表明,保持合金靶溅射时间不变,薄膜中Mg的含量随Mg靶溅射时间的延长明显增大,同时薄膜中Sn、Si的含量呈减小趋势。薄膜中Mg含量的变化导致其相结构和导电性能发生改变。当Mg含量(原子分数)由71.437%变化到64.497%,薄膜具有单一的立方Mg2(Sn, Si)固溶体相结构;当Mg含量减小到59.813%及以下时,薄膜中Mg2(Sn, Si)固溶体相消失而出现立方Mg2Sn和立方Mg2Si两相;随Mg含量进一步减小到54.006%,薄膜中除Mg2Sn相外还出现了金属Sn相,并且该金属相含量随Mg含量的减少而增大,相应的立方Mg2Sn相含量减少,但Mg2Si相含量几乎没有变化。单一固溶体立方相结构的薄膜具有较大的载流子浓度和迁移率,因此电导率较大。然而,薄膜中金属Sn相的出现导致载流子迁移率显著下降,薄膜导电率也明显降低。