含纳米硅氧化硅薄膜的制备及发光特性研究

摘要

光电子信息材料是本世纪最受关注的材料之一，光电子集成器件在信息时代有极其重要的作用。由于硅的平面集成工艺已相当成熟，所以从工艺兼容性考虑，用硅基材料作为发光器件将会是最佳的选择，而其获得应用的关键是提高发光效率。单晶硅是间接带隙材料，其带间辐射复合效率非常低，难以达到发光器件的要求，与之相比，纳米硅晶在结构、光学及光电性能方面与单晶硅不同，它在发光器件、光探测器件、光电集成以及传感器等领域有更广阔的应用前景。 本文采用射频磁控溅射方法制备富硅二氧化硅薄膜，并在此基础上掺入单质铝，经高温退火，自组装生长纳米硅颗粒，并对薄膜进行了拉曼（Raman）散射、X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、傅立叶红外吸收光谱（FTIR）和光电子能谱（XPS）的测定，对吸收光谱也进行分析。结果表明，掺铝样品引入了新的缺陷，发光强度增强。 本论文主要测定薄膜的光致发光和电致发光特性。在光致发光测定中，我们得到了位于360nm和675nm的发光峰，并讨论他们的激发谱和发光中心。在电致发光测量中，我们采用ITO作为衬底材料，目前在国内用ITO作为衬底材料的并不多，虽然可以透光，但是不能提供电致发光所需的空穴，测量时，在黑暗的环境下用肉眼即能观察到发光，可重复得到，并对其发光机理进行讨论。