硅基CeO2薄膜電致發(fā)光器件的制備與研究.pdf

1、近年來，人們對信息傳遞速度的要求越來越高，集成電路在向尺寸更小和速度更快的方向發(fā)展。傳統(tǒng)集成電路都建立在硅基的基礎上，由于存在電阻電容延時和強場效應等，集成電路的尺寸已經達到了瓶頸，進一步發(fā)展受到了極大的阻礙。而光通信技術的信息傳輸速度高，不會受到微電子器件尺寸的限制，滿足集成電路在傳輸速度方面的要求，因此，可以用硅基光電集成來解決傳統(tǒng)集成電路所面臨的問題。
　　制備硅基光源需要同時滿足與CMOS工藝相兼容，工作電壓低和發(fā)光效率高

2、等條件。本論文制備了CeO2和Ce2Si2O7薄膜，分別對其進行了稀土離子(Er3+，Eu3+，Sm3+，Yb3+，Tb3+和Nd3+)的摻雜，制備了發(fā)光波段覆蓋紫外、可見和近紅外的發(fā)光器件，并對其發(fā)光機理進行了研究。
　　1、利用磁控濺射方法制備了CeO2薄膜電致發(fā)光器件，獲得了白色電致發(fā)光，研究了器件的電致發(fā)光性能和發(fā)光機理。CeO2器件獲得了覆蓋可見光區(qū)域的偏白色發(fā)光，發(fā)光來自于其內部的缺陷能級。通過對CeO2薄膜結晶質量的

3、探索，結合電致發(fā)光測試，優(yōu)化了制備條件。為了改善器件的電致發(fā)光性能，對CeO2器件進行了金屬銪的摻雜，使薄膜中的氧空位含量增多，導電性升高，使得器件的電致發(fā)光強度提高了約10倍。
　　2、制備了CeO2∶Er3+，CeO2∶Eu3+，CeO2∶Sm3+和CeO2∶Yb3+的薄膜發(fā)光器件，分別獲得了Er3+，Eu3+和Srm3+的特征光致發(fā)光和電致發(fā)光，獲得了Yb3+的特征光致發(fā)光，并對發(fā)光機理進行了討論。通過改變離子的摻雜濃度，研

4、究了離子濃度對器件發(fā)光性能的影響。通過摻雜Zn2+對CeO2∶Er3+器件進行了改善，通過增加Tb2O3層對CeO2∶Eu3+，CeO2∶Sm3+器件進行了改善，使器件的工作電壓降低，并使電致發(fā)光強度增強。
　　3、利用磁控濺射方法制備了CeO2薄膜，通過對其進行還原氛圍下的退火，使CeO2薄膜轉化為Ce2Si2O7薄膜，此方法改善了利用電子束制備薄膜發(fā)生失氧降低薄膜質量的問題，獲得了更高質量的Ce2Si2O7薄膜。通過對Ce2S

5、i2O7薄膜電致發(fā)光器件的測試，研究了器件的電致發(fā)光性能和發(fā)光機理。Ce2Si2O7器件獲得了藍紫色光致發(fā)光和電致發(fā)光，發(fā)光來自于Ce3+的5d→4f的躍遷。通過對CeO2薄膜結晶質量的探索，結合電致發(fā)光測試，優(yōu)化了制備條件。
　　4、制備了Ce2Si2O7∶Tb3+，Ce2Si2O7∶Yb3+和Ce2Si2O7∶Nd3+的薄膜發(fā)光器件，通過Ce3+到其它稀土離子的能量傳遞，分別獲得了Tb3+的特征光致發(fā)光和電致發(fā)光，Yb3+和N