納米晶硅及摻餌納米晶硅發(fā)光特性的研究.pdf

1、硅是微電子器件的主要材料，但是硅是間接帶隙材料，發(fā)光效率很低，人們一直希望將光電子器件與硅基微電子技術(shù)聯(lián)系起來。雖然Ⅲ-Ⅴ族半導(dǎo)體材料，如GaAs等更適于光電子器件，但是由于現(xiàn)存的非常成熟的硅基材料，所以人們很希望能以硅基材料來制備光電子器件，實(shí)現(xiàn)硅基光電集成。 在本論文中，首先介紹納米晶硅(nc-Si)及摻鉺(Er)nc-Si的研究歷史及潛在應(yīng)用，接著總結(jié)了nc-Si及摻Er nc-Si的研究現(xiàn)狀。闡述了EDFA、nc-Si及

2、摻Er nc-Si的發(fā)光原理，目前EDFA存在的不足。系統(tǒng)地研究了nc-Si及摻Er nc-Si在退火處理、沉積氧氣壓力下的PL特性。 本論文用脈沖激光沉積技術(shù)在硅基上在不同氧氣壓力下沉積富硅SiO<,2>薄膜(SiOx，x<2)，隨后在氬氣中不同溫度下對沉積的SiOx薄膜進(jìn)行熱退火處理30min，在SiO<,2>薄膜中生長出nc-si。用光譜分析儀分析其在室溫下的光致發(fā)光(PL)光譜時(shí)發(fā)現(xiàn)，退火溫度為1000℃時(shí)的PL強(qiáng)度最

3、強(qiáng)；且隨著沉積氧氣壓力的增強(qiáng)，峰值波長在減小(即藍(lán)移)，表明nc-si顆粒在減小；同時(shí)，PL強(qiáng)度與沉積氧氣壓力有較強(qiáng)的依存關(guān)系，在20-30mTort。的氧氣壓力條件下得到最大的PL強(qiáng)度。對于這種現(xiàn)象，本論文從顆粒大小、截面積及密度的角度進(jìn)行了詳細(xì)地分析。 對摻Er nc-si也是從退火溫度和沉積氧氣壓力兩方面進(jìn)行研究，本論文系統(tǒng)地研究了摻Er nc-Si PL強(qiáng)度與退火溫度的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)Er最佳退火溫度為900℃。Er的PL強(qiáng)度