摻雜SiC薄膜的結(jié)構(gòu)和光致發(fā)光的研究.pdf

1、SiC作為一種優(yōu)秀的微電子材料，以其禁帶寬、飽和電子漂移速度大、臨界雪崩擊穿電場高和熱導(dǎo)高的特點(diǎn)，在大功率、高頻、耐高溫、抗輻射器件及光電子集成器件方面具有重要的應(yīng)用價(jià)值而備受重視。工藝上又可以與集成電路兼容，被期待作為新型的光電材料應(yīng)用于大規(guī)模光電集成電路(OEIC)，因而日益成為關(guān)注焦點(diǎn)。然而由于其間接帶隙的特點(diǎn)，碳化硅發(fā)光二極管(LED)不能像氮化鎵，磷化鎵發(fā)光二極管那樣有效發(fā)光，要實(shí)現(xiàn)光電集成，就必須有能夠高效地發(fā)光和接收光信號

2、的能力，因此人們競相研究能提高SiC發(fā)光效率的方法。 本論文采用射頻磁控濺射方法，制備了SiC薄膜，Al顆粒摻雜的SiC薄膜，SiC／ZnO／Si薄膜，ZnO／SiC／Si薄膜，以及ZnO／SiC的多層膜，然后在N2氣氛保護(hù)下適當(dāng)對它們進(jìn)行了不同溫度的退火處理，然后進(jìn)行光致發(fā)光(PL)譜的測試，通過XRD，F(xiàn)TIR，XPS，SEM，TEM，AFM等測試手段分析了薄膜的結(jié)構(gòu)和表面狀況，并與光致發(fā)光的結(jié)果進(jìn)行了對比研究。 研

3、究結(jié)果表明，SiC薄膜的結(jié)構(gòu)和發(fā)光性質(zhì)與退火有很大的關(guān)系。隨著退火溫度的升高，薄膜的結(jié)晶程度變好，F(xiàn)TIR譜中在780cm-1處的Si-C峰也在向高波數(shù)的方向移動(dòng)，是由于膜中的Sil-xCx的化學(xué)計(jì)量比發(fā)生變化。并且我們也解釋了各個(gè)發(fā)光峰的來源。當(dāng)把Al顆粒摻雜SiC中時(shí)，阻礙了Si和C充分生成SiC和SiC結(jié)晶過程。摻雜的Al顆粒越多，上現(xiàn)象就越明顯，在FTIR譜中Si-C峰會移至(735cm-1)，而且更多的Si的顆粒會形成，從而較

4、大程度上改善了SiC的發(fā)光性質(zhì)。SiC／ZnO／Si薄膜有較好的發(fā)光性質(zhì)，未退火前，在370nm處有較強(qiáng)的發(fā)光峰，而經(jīng)退火后，在412nm處有個(gè)穩(wěn)定且強(qiáng)度慢慢增強(qiáng)的發(fā)光峰。從結(jié)構(gòu)分析我們可以得知SiC層和發(fā)光性質(zhì)很大程度上依賴于過渡層ZnO的結(jié)晶狀態(tài)。ZnO／SiC／Si薄膜中用SiC作為ZnO的過渡層，使得ZnO的結(jié)晶狀態(tài)有了很明顯的改善，在發(fā)光中也引入了ZnO的相關(guān)發(fā)光峰。在ZnO／SiC的多層膜中，隨著退火溫度的升高，ZnO層與S