半导体中稀土离子的掺入及其光电特性研究

摘要

＜正＞ 光电集成的发展希望在硅基材料上获得有效的光发射。硅是间接带材料,带间跃迁的发光效率很低。三价稀土离子Er3+在1.54μm的发射是标准的光通讯波长。用Er来掺杂Si是解决这一困难的可能途径之一。本研究用离子注入方法在Si及多孔硅中掺入Er,退火后在77K获得Er3+的1.54μm发光,研究了发光特性及氧杂质的影响。 1.退火过程中晶体损伤恢复和Er剖面分布[1,2] 沟道背散射分析表明Er离子注入后,通常在样品表面形成薄的非晶层,退火时非晶层以固相外延的方式再结晶并逐步向样品表面推进。Er在Si中的溶解度极小,当非晶一晶体界面扫过Er掺杂区时出现Er的偏析。过量的Er被扫向表面,最后在表面形成Er的高浓度