Abstract
有鑑於IV 族多元半導體合金的研究不多，因此本實驗以鋼珠與粉 末撞擊的機械合金法製備IV 族元素為主軸的半導體合金粉末。實驗 中配製等莫耳的三元粉末 ( Si、Ge、Sn ) 與四元粉末 ( C、Si、Ge、 Sn ) ，並在手套箱中封罐，以減少空氣對粉末的汙染。其中配製了三 罐三元粉末，分別經球磨撞擊了80、160、300 小時候分析，以探討 球磨時間(機械合金時間)對製作三元合金粉末的影響。而四元粉末則 是在無氧但充滿氮氣的手套箱中以不同時間依次取出粉末，以探討球 磨時間對四元粉末的影響。結果顯示添加了碳的四元粉末在形貌與機 械性質明顯的與不加碳的三元粉末有所差異，此外，我們並以於手套 箱中開罐取樣所製作的四元粉末對比於大氣中開罐取樣所製作的四 元粉末 (胡嘉榮碩士論文[1] )，比較氧對合金粉末的影響。XRD 的分 析結果觀察到未接觸氧的三元或四元粉末經300 小時的球磨後都會 形成以錫為主體的固溶物，而在大氣中開罐取樣所研製的四元粉末因 受氧氣的影響，經過球磨時間222 小時後XRD 只剩矽、鍺的繞射訊 號。之後我們將合金粉末以電子槍蒸鍍系統製成薄膜，並以XRD、 SEM、EDS、AES 對薄膜進行成分和結構的分析，從結果得知三元粉 末溶點低，當遇電子束加熱時，粉末皆成為融熔狀態，且由於各元素 的蒸發速率不同，使得薄膜成分以錫元素為主，而矽、鍺多留置於坩 II 鍋內。而未接觸空氣所製作出的四元合金粉末，蒸鍍時電子束附近的 粉末產生局部溶化，因此各元素的蒸發速率變小，除了碳之外，其它 元素皆可在薄膜內發現，但仍其成分仍以錫最多。最後我們使用TEM 對合金粉末做更進一步的微結構分析，在無接觸空氣的三或四元合金 粉末觀察到錫的結構，而接觸空氣的四元合金粉末則出現矽、鍺的結 構，這些結果與XRD 相符合。