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聯(lián)系起來。雖然Ⅲ-Ⅴ族半導體材料，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用，接著總結了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)光譜時發(fā)現(xiàn)，退火溫度為1000℃時的PL強度最

3、強；且隨著沉積氧氣壓力的增強，峰值波長在減小(即藍移)，表明nc-si顆粒在減?。煌瑫r，PL強度與沉積氧氣壓力有較強的依存關系，在20-30mTort。的氧氣壓力條件下得到最大的PL強度。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行了詳細地分析。 對摻Er nc-si也是從退火溫度和沉積氧氣壓力兩方面進行研究，本論文系統(tǒng)地研究了摻Er nc-Si PL強度與退火溫度的關系，發(fā)現(xiàn)Er最佳退火溫度為900℃。Er的PL強度