(Si,Er)双注入热氧化硅的光致发光

采用强流金属蒸汽真空弧（MEVVA）离子源注入机，先将Si大束流注入热氧化SiO2/单晶硅，直接形成镶嵌在SiO2中的纳米晶Si，再小束流注入Er。Er离子在掺杂层中的浓度可达10^21cm^-3量级，大大地提高了作为孤立发光中心的Er^3 浓度。在77K和室温下，观察到了Er^3 的1.54цm特征发射。     

铒掺杂富硅热氧化SiO2/Si发光薄膜的显微结构

利用金属蒸气真空弧 (MEVVA)离子源将稀土元素Er离子掺杂到富硅热氧化SiO2 /Si薄膜中。卢瑟福背散射 (RBS)和X 射线电子能谱仪 (XPS)分析表明 ,Er浓度可达原子百分数 (x)～ 10 ,即Er的原子体浓度为～ 10 2 1·cm-3 。XPS研究发现 ,随着Si注量增大 ,退火态样品表面硅含量增多 ,热氧化硅含量减少。反射式高能电子衍射 (RHEED)和原子灵敏度因子法 (AFM)研究表明 ,样品表面没有大量Er析出或铒硅化物形成 ,退火后表层中Si外延再生长、有针状微晶硅颗粒形成。在 77K及室温下 ,研究了Er掺杂富硅热氧化SiO2 /Si薄膜的近红外区 1 5 4μm附近光致发光光谱     

掺铒硅多孔化后的光致发光特性

采用一种新的方法制备掺Er多孔硅.首先通过分子束外延法生长Er,O共掺的硅外延层,然后通过常规的电化学阳极腐蚀法将外延层制备成掺Er离子的纳米硅柱结构.由于实现了Er离子在多孔硅中沿深度方向的均匀分布,得到峰宽仅6nm的Er3+本征发光.同时,由于铒与氧共掺于硅柱内部,多孔硅不再需要通过高温后处理引入氧来实现铒的光学激活.实验还对多孔化前后,Er3+的发光强度作出直观的比较,讨论多孔硅可见光及红外光区域的发光对Er3+红外发射的影响. 关键词：     

掺铒硅基材料发光的新途径

关键词：     

铒偏析与沉淀对掺铒硅1.54 μm光发射的影响

用金属蒸气真空弧离子源(MEVVA)制备高浓度掺铒硅发光薄膜, 研究高浓度Er掺杂发光薄膜中Er的偏析与沉淀现象对1.54 μm光发射的影响. RBS分析表明, Er的掺杂浓度可达～10%(原子分数), 即Er原子体浓度为1×1021 cm-3. XRD分析掺铒硅薄膜的物相结构发现, Er在薄膜中的存在形式与离子注入参数有关. Er的偏析、沉淀以及辐照损伤等因素会影响掺铒硅薄膜的1.54 μm光发射.     

INFRARED EMISSION FROM Si IMPLANTED WITH HIGH Er CONCENTRATION

Erbium-doped silicon has been fabricated by ion implantation performed on a metal vapour vacuum arc ion source. After rapid thermal annealing (RTA), 1.54μm photoluminescence was observed at 77K. Rutherford backscattering spectrum indicated that Er ions are mainly distributed near the surface of the samples, and Er concentration exceeded 10²¹cm^-3. Needle nanometre crystalline silicon (nc-Si) was formed on the substrate surface. Band edge emission spectrum at 10K verified that the minority carrier lifetime increased upon RTA. The photocarrier mediated processes enabled energy transferring from nc-Si (or c-Si) to the Er³⁺ ions and resulted in light emission of 1.54μm.