掺杂非晶硅基薄膜的结构及发光特性研究

摘要

该论文采用双离子束溅射沉积方法制备了Si-SiO<,x>、SiO<,x>:C、SiO<,x>N<,y>复合薄膜,TEM及XRD的测试表明三种薄膜均为非晶结构,通过FTIR和XPS进一步分析了薄膜的结构,了解所掺杂质在薄膜中的基本状态以及结合情况.光致发光谱测试显示三种薄膜都有470nm左右的峰位发射,说明该处发射谱与掺杂无关,进一步的分析表明该峰位发光来自于薄膜中富硅结构所产生的中性氧空位缺陷(O<,3>≡Si-Si≡O<,3>),是由与氧原子配位的二价硅的单态—单态之间的跃迁所致.在240nm的紫外光激发下,比较三种薄膜的PL谱:Si-SiO<,2>薄膜有378nm处的紫外光发射,它来自于硅基薄膜中的富硅集原子团族发光;SiO<,x>:C薄膜有420nm处的蓝紫光发射,它来自于SiC发光或C、Si、O形成的发光中心光发射;SiO<,x>N<,y>薄膜有400nm处的紫光发射,其发光机理可能与Si、O、N结合形成新的发光中心有关.实验表明掺杂后硅基薄膜的发光效率及发光强度都有显著改善.

目录

文摘

英文文摘

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第一章引言

1.1研究硅基发光材料的意义

1.2硅基发光材料的研究进展

1.3本论文的研究思路和主要内容

第二章薄膜的制备

2.1实验装置

2.2基片的清洗

2.3薄膜的沉积

第三章薄膜的表征

3.1膜厚的测量

3.2透射电子显微镜以及选区电子衍射(TEM)

3.3 X射线衍射分析(XRD)

3.4傅利叶变换红外光谱分析(FTIR)

3.5光电子能谱分析(XPS)

第四章薄膜的发光

4.1固体的发光

4.2光致发光的原理

第五章Si-SiO2薄膜的研究

5.1实验

5.2.2Si-SiO2薄膜的XPS测试结果

5.2.3 Si-SiO2薄膜的光致发光

第六章SiOx：C薄膜的研究

6.1实验

6.2SiOx：C薄膜的结构

6.2.1SiOx：C薄膜的TEM和XRD测试结果

6.2.2SiOx：C薄膜的FTIR测试结果

6.2.3SiOx：C薄膜的XPS测试结果

6.2.4 PL薄膜的PL测试结果及讨论

6.3小结

第七章SiOxNy薄膜的发光研究

7.1实验

7.2薄膜的结构

7.2.1TEM和XRD的测试结果

7.2.2薄膜的FTIR测试结果

7.2.3薄膜的FTIR测试结果

7.3薄膜的PL测试结果及讨论

7.4结论

第八章基片温度对薄膜的影响

8.1基片温度对薄膜沉积速率的影响

8.2基片温度对薄膜结构的影响

8.3基片温度对薄膜光致发光的影响

8.4小结

第九章结束语

参考文献

攻读硕士期间发表论文

致谢