多組分納米晶粒硅基鑲嵌復(fù)合薄膜的光致發(fā)光研究.pdf

1、隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，信息采集、貯存、處理的容量和速度要求日益提高，電子時(shí)代的重要物質(zhì)基礎(chǔ)半導(dǎo)體器件正在接近或已經(jīng)達(dá)到其物理極限，必須尋求新的理論和實(shí)踐的突破；從微電子集成到光電子集成將使信息技術(shù)產(chǎn)生一個(gè)巨大的飛躍，光子時(shí)代正在日益臨近。由于硅具有一系列獨(dú)特的性質(zhì)，而且硅集成工藝非常完善，在微電子集成中，硅的基礎(chǔ)地位無可替代，所以實(shí)現(xiàn)硅發(fā)光是完成這種飛躍的關(guān)鍵所在，硅基發(fā)光材料已成為國內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)，它的光致發(fā)光機(jī)制正在被廣泛深入

2、地研究，我們研究小組在這方面進(jìn)行了大量的工作，已經(jīng)取得了一定的研究成果。
　　 采用磁控共濺射法在Ｐ型硅襯底上沉積了硅含量不同的納米硅鑲嵌氧化硅薄膜，濺射時(shí)采用硅/二氧化硅復(fù)合靶，通過改變硅與二氧化硅靶的面積比例來改變薄膜中的硅含量，所用復(fù)合靶上硅與總靶的面積比分別為5％,10％,20％和30％，4 種樣品都在氮?dú)夥罩薪?jīng)300℃退火30min，使用美國貝克曼公司生產(chǎn)的紫外可見光分光光度計(jì)(DU-7B 型)對(duì)樣品進(jìn)行了光吸收測(cè)量，

3、用高分辨電子透射顯微鏡測(cè)定了硅含量不同的系列樣品中納米硅晶粒的尺寸，確定了其光學(xué)帶隙和光吸收邊藍(lán)移量，運(yùn)用量子限域效應(yīng)模型和介電限域效應(yīng)模型進(jìn)行了理論計(jì)算，證實(shí)隨著薄膜中納米硅晶粒尺寸的不斷縮小，其光吸收邊藍(lán)移不斷增大，兩種理論模型計(jì)算值都與實(shí)驗(yàn)值存在一定程度的偏差，這與納米硅晶粒尺寸的表征方法及理論模型的準(zhǔn)確性有密切的關(guān)系。
　　 保持薄膜中硅含量不變，采用不同的退火溫度進(jìn)行后處理，濺射時(shí)硅/二氧化硅復(fù)合靶的面積比為10％。各

4、樣品分別在氮?dú)夥罩薪?jīng)過300℃，500℃，700℃,和900℃退火處理30min，測(cè)量了其光吸收譜，測(cè)定了系列樣品的光致發(fā)光譜，發(fā)現(xiàn)其發(fā)光峰位幾乎不發(fā)生移動(dòng)，發(fā)光強(qiáng)度同納米硅晶粒的尺寸間不存在單調(diào)增減的對(duì)應(yīng)關(guān)系。使用不同的激發(fā)波長對(duì)同一樣品進(jìn)行激發(fā)測(cè)定了光致發(fā)光譜，發(fā)現(xiàn)樣品的發(fā)光峰位也未發(fā)生明顯移動(dòng)，但發(fā)光強(qiáng)度的變化趨勢(shì)差異較大，證明樣品中發(fā)光中心的分布并不均勻，具有一定的層次性。
　　 采用磁控濺射法制備了SiC/ZnO/Si