富硅氮化硅薄膜體系電致發(fā)光器件研究.pdf

1、隨著半導(dǎo)體芯片集成度的進(jìn)一步提高，以電子為信息載體的金屬互聯(lián)存在的RC延遲及熱耗散成為制約超大規(guī)模集成電路發(fā)展的瓶頸。采用光互連代替電互聯(lián)將有效解決這一問(wèn)題，而尋找高效的硅基光源更是解決這一問(wèn)題的關(guān)鍵。近年來(lái)，富硅氮化硅(SiNx)薄膜由于其良好的發(fā)光特性及制備工藝與傳統(tǒng)CMOS工藝兼容而受到廣泛關(guān)注，成為硅基光源的候選材料之一。
　　 本論文研究了富硅氮化硅薄膜體系的電致發(fā)光器件，包括基于單層SiNx薄膜、SiNx/a-Si/

2、SiNx三明治結(jié)構(gòu)薄膜以及引入SiO2電子加速層的SiO2 on SiNx結(jié)構(gòu)薄膜的三種電致發(fā)光器件，取得以下主要成果：
　　 (1)SiNx薄膜電致發(fā)光源于禁帶內(nèi)的缺陷態(tài)能級(jí)的復(fù)合，發(fā)光峰位位于600nm處，主要來(lái)自于Ec→≡Si-之間的電子輻射躍遷；相同的輸入功率下，采用p-Si作為襯底能夠提高器件的EL強(qiáng)度，采用p+/p Si作為襯底能夠有效降低器件的開啟電壓；經(jīng)三步熱處理后器件的開啟電壓降低。
　　 (2)對(duì)于S

3、iNx/a-Si/SiNx三明治結(jié)構(gòu)薄膜，當(dāng)a-Si層沉積時(shí)間為60s時(shí)，高溫?zé)崽幚砗笃骷拈_啟電壓降低且EL積分強(qiáng)度提高?？赡茉蚴莂-Si層經(jīng)過(guò)高溫?zé)崽幚砗笮纬闪祟w粒尺寸較小的Si的非晶納米顆粒，有利于載流子注入SiNx薄膜，載流子的濃度提高，一定程度上使得電子與空穴的復(fù)合效率提高，EL發(fā)光出現(xiàn)增強(qiáng)。
　　 (3)SiO2電子加速層的引入能夠提高器件的EL強(qiáng)度，原因在于經(jīng)SiO2層加速后的高能電子進(jìn)入發(fā)光層后，將對(duì)SiNx進(jìn)