納米硅鑲嵌結構與磁控濺射SiC膜的制備與熒光特性研究.pdf

1、該文第一章概括闡述了當前硅基發(fā)光材料研究的現(xiàn)狀,概括了人們對硅基發(fā)光材料所提出的各種發(fā)光機理,并分析了選取該研究課題的原因.由于光電集成技術的發(fā)展,硅基發(fā)光材料的研究前景十分廣闊,其應用必將引起硅集成技術的新的飛躍.第二章介紹了實驗設備、儀器、試驗流程及對所制各樣品所采用的相關表征手段.我們采用低能離子注入機,將C+離子注入硅中,注入能量分別為40keV、50 keV和1.5MeV,注入劑量為1×10<'16>ions/cm<'2>、2

2、×10<'16>ions/cm<'2>和2×10<'15> ions/cm<'2>.高溫退火過程采用了氮氣和氫氣兩種不同氣氛,退火溫度分別控制在800℃、850℃、900℃、950℃、1000℃、1050℃和1100℃,退火時間為0.5小時.電化學處理過程采用自制的電化學腐蝕系統(tǒng)來完成,電流密度控制在40mA/cm<'2>,腐蝕時間分別為5min、10min、15min及20min;磁控濺射SiC膜多孔化過程也由該設備完成,電流密度為6

3、0mA/cm<'2>,時間為20min.發(fā)光特性分析由Edingburger FLS920熒光譜儀完成,并已進行校正.我們還采用了FTIR、XRD、SEM等手段,分析了樣品的成分、結晶狀況及表面形貌.第三章重點闡述了碳注入樣品的熒光特性,討論了基片類型、注入劑量、注入能量、退火溫度、退火氣氛以及電化學腐蝕條件等因素對藍紫光發(fā)射特性的影響,詳細地分析了樣品的發(fā)光機理.氫氣退火條件下,樣品的光致發(fā)光譜出現(xiàn)位于430nm的藍光發(fā)射.隨著退火溫

4、度從800℃升至1100℃,發(fā)光強度不斷增強,1050℃時發(fā)光最強,1100℃時強度下降.電化學腐蝕條件對發(fā)光特性有明顯的影響:電流密度控制在40mA/cm<'2>,隨著腐蝕時間從0min經(jīng)5min、1 0min、1 5min升至20min,發(fā)光強度先增后減,最后430nm的藍光峰湮滅,并出現(xiàn)位于大約71 6nm附近的紅光峰.該章還討論了磁控濺射SiC膜多孔化之后的紫外發(fā)光特性,并對其發(fā)光機理進行了初步探討,多孔碳化硅膜因多孔化過程所形