半導(dǎo)體-SiO-,2-納米顆粒鑲嵌薄膜結(jié)構(gòu)與光學(xué)性能.pdf

1、利用射頻磁控濺射與后續(xù)熱處理技術(shù),通過優(yōu)化工藝參數(shù),在Si晶片上制備出了鑲嵌在介質(zhì)SiO2中的GaP納米顆粒。通過XRD、SEM、EDS等測(cè)試手段分析了GaP/SiO2薄膜的表面形貌以及晶體結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明,薄膜中形成了GaP納米顆粒。 Raman光譜分析表明,GaP的橫光學(xué)聲子模(TO)與縱光學(xué)聲子模(LO)均發(fā)生了紅移和寬化,峰形變得不對(duì)稱,其中TO模的紅移量約為8.8 cm-1。認(rèn)為這是小尺寸效應(yīng)和應(yīng)力的綜合結(jié)果。并運(yùn)用殘余

2、應(yīng)力、聲子限域效應(yīng)和表面界面效應(yīng)對(duì)Raman峰的紅移和寬化現(xiàn)象進(jìn)行解釋。用量子限制-發(fā)光中心(QC-LCs)模型解釋了光致發(fā)光光譜(PL)中的2.84 eV～2.54 eV的藍(lán)光波段發(fā)射。3.1 eV紫光應(yīng)該由SiO2基質(zhì)中與鎵離子相關(guān)缺陷發(fā)光中心發(fā)光或鎵氧化物缺陷中心發(fā)光。 綜合Ge/SiO2、InP/SiO2、GaP/SiO2鑲嵌薄膜的結(jié)構(gòu)及Raman散射信息,從宏觀上描述了Si襯底上的半導(dǎo)體/SiO2薄膜結(jié)構(gòu),并對(duì)薄膜中鑲

3、嵌式半導(dǎo)體納米顆粒的生長(zhǎng)機(jī)制進(jìn)行了探討,提出了生長(zhǎng)抑制機(jī)制,認(rèn)為量子點(diǎn)的生長(zhǎng)受應(yīng)力場(chǎng)與介質(zhì)勢(shì)壘的約束。從晶體結(jié)構(gòu)出發(fā)討論了薄膜的界面結(jié)構(gòu),認(rèn)為界面能級(jí)存在于禁帶中。討論了磷、氧對(duì)薄膜結(jié)構(gòu)及能級(jí)的可能作用。 三種半導(dǎo)體/SiO2薄膜均觀察到較強(qiáng)光致發(fā)光,分析了這種結(jié)構(gòu)可能的復(fù)合發(fā)光能帶模型。其中Ge/SiO2薄膜、GaP/SiO2薄膜主發(fā)光峰在391～394 nm(3.15-3.17eV)處紫光區(qū),用量子限域-發(fā)光中心模型(QC-