含纳米硅和纳米锗的氧化硅薄膜 光致发光的比较研究

分别以硅-二氧化硅和锗-二氧化硅复合靶作为溅射靶,采用磁控溅射技术在p型硅衬底上淀积了含纳米硅的氧化硅薄膜和含纳米锗的氧化硅薄膜.各样品分别在氮气氛中经过300至1100℃不同温度的退火处理.使用高分辨透射电子显微镜可以观察到经900和1100℃退火的含纳米硅的氧化硅薄膜中的纳米硅粒,和经900和1100℃退火的含纳米锗的氧化硅薄膜中的纳米锗粒.经过不同温度退火处理的含纳米硅的氧化硅和含纳米锗的氧化硅薄膜的光致发光谱均具有相似的峰型,且它们的发光峰位均位于580nm(2.1eV)附近.可以认为含纳米硅的氧化硅和含纳米锗的氧化硅薄膜的光发射主要来自于SiO     

含纳米锗粒二氧化硅薄膜的光致发光研究

以锗-二氧化硅(GSO)复合靶作为溅射靶，改变靶上锗与总靶面积比为0%，5%和10%，用射频磁控溅射方法在p型硅衬底上淀积了含锗量不同的三种二氧化硅薄膜.各样品分别在氮气氛中经过300至900℃不同温度的退火处理.通过对样品所作Raman散射光谱的分析，发现随着锗在溅射靶中面积比的增加，所制备的氧化硅薄膜中纳米锗粒的平均尺寸在增大.确定出随着退火温度由600℃升高到900℃，GSO(5%)样品中纳米锗粒的平均直径由5.4nm增至9.5nm.含纳米锗粒大小不同的二氧化硅薄膜的光致发光谱中都存在位于2.1eV     

锗/多孔硅和锗/氧化硅薄膜光致发光的比较研究

采用磁控溅射技术,以锗为溅射靶,在多孔硅上沉积锗薄膜,沉积时间分别为4,8和12 min,及以锗-二氧化硅复合靶为溅射靶,在n型硅衬底上沉积了含纳米锗颗粒的氧化硅薄膜,锗与总靶的面积比分别为5%,15%,30%.各样品在氮气氛中分别经过300,600及900℃退火30 min.对锗/多孔硅和锗/氧化硅薄膜进行了光致发光谱的对比研究,用红外吸收谱分析了锗/多孔硅的薄膜结构.实验结果显示,锗/多孔硅薄膜的发光峰位于517 nm附近,沉积时间对发光峰的强度有显著影响,锗层越厚峰强越弱.锗/氧化硅薄膜的发光峰位于580 nm附近,锗与总靶的面积比对发光峰的强度影响较大,锗/氧化硅薄膜中的锗含量越高峰强越弱.不同的退火温度对样品的发光峰强及峰位均没有明显影响.可以认为锗/多孔硅的发光峰是由多孔硅与孔间隙中的锗纳米晶粒两者界面的锗相关缺陷引起的,而锗/氧化硅的发光峰来自于二氧化硅的发光中心.     

镶嵌型纳米锗的制备新方法及其光致发光研究

报道了通过热氧化氢化非晶锗硅薄膜和氢化非晶硅／氢化非晶锗多层膜以制备镶嵌于二氧化硅中纳米锗材料的新方法。研究结果表明：在经过氧化处理后,薄腊在的Ｓｉ与Ｏ结合形成氧化硅同时单晶Ｇｅ被析出形成了镶嵌型的纳米Ｇｅ颗粒;在Ａｒ＾＋激光（４８８ｎｍ）的激发下,观察到了室温下的光致民光现象。发光峰中心位于２．２ｅＶ。由多层腊制备出的样吕其发光强度相对加强,且半高宽也显著变窄,表明利用多层膜可较好地控制尺寸分布     

快速热退火和氢等离子体处理对富硅氧化硅薄膜微结构与发光的影响

采用microRaman散射、傅里叶变换红外吸收谱和光致发光谱研究了快速热退火及氢等离子体处理对等离子体增强化学气相沉积法200℃衬底温度下生长的富硅氧化硅(SRSO)薄膜微结构和发光的影响.研究发现,在300—600℃范围内退火,SRSO薄膜中非晶硅和SiOx∶H两相之间的相分离程度随退火温度升高趋于减小;而在600—900℃范围内退火,其相分离程度随退火温度升高又趋于增大;同时发现SRSO薄膜发光先是随退火温度的升高显著加强,然后在退火温度达到和超过600℃后迅速减弱;发光峰位在300℃退火后蓝移,此后随退火温度升高逐渐红移.对不同温度退火后的薄膜进行氢等离子体处理,发光强度不同程度有所增强,发光峰位有所移动,但不同温度退火样品发光增强的幅度和峰位移动的趋势不同.分析认为退火能够引起薄膜中非晶硅颗粒尺度、颗粒表面结构状态以及氢的存在和分布等方面的变化.结果表明不仅颗粒的尺度大小,而且颗粒表面的结构状态都对非晶硅颗粒能带结构和光生载流子复合机理发挥重要影响 关键词： 富硅氧化硅 微结构 发光 快速热退火     

不同退火条件对纳米多孔氧化铝薄膜光致发光的影响

以草酸为电解液,采用二次阳极氧化法制备出了纳米多孔氧化铝薄膜,经不同退火温度和退火气氛处理氧化铝薄膜后,通过分析其光致发光光谱得出：相同的退火气氛中, 退火温度T≤600 ℃ 时,T=500 ℃具有最大的光致发光强度;退火温度T≥700 ℃时,随着退火温度的升高,样品的发光强度增大。在不同的退火气氛中,多孔氧化铝薄膜随着退火温度的升高,发光峰位改变不同,即在空气中退火处理后,随着退火温度的升高,发光峰位蓝移,而在真空中退火处理后,发光峰位并不随退火温度的升高而变化;通过对1 100 ℃高温退火处理后的氧化铝薄膜的光致发光曲线的高斯拟合,可以看出,经退火处理后的多孔氧化铝,主要存在三个发光中心,发光曲线在350～600 nm范围内对应三个发射峰, 发射波长分别为387,410,439 nm。相同的退火温度下,空气中退火得到的氧化铝薄膜的光致发光强度大于真空中退火处理后的氧化铝薄膜。基于实验结果,结合X射线色散能谱(EDS)、红外反射光谱等表征手段,探讨了多孔氧化铝薄膜的发光机制,并对经过不同退火条件得到的多孔氧化铝薄膜的光致发光特性的改变做出了合理的解释。     

室温下掺Er富硅氧化硅和掺Er富硅氮化硅的光致发光及其退火

用磁控溅射淀积掺Er氧化硅、掺Er富硅氧化硅、掺Er氮化硅和掺Er富硅氮化硅薄膜,室温下测量这四种薄膜的光致发光（PL）谱,观察到这四种薄膜都具有1.54μm的峰位,其强度与薄膜的退火温度有关。为了确定1.54μmPL的最佳退火温度,这些薄膜都分别在600,700,800,900,1000,1100℃的温度下同时退火,发现两种富硅薄膜的最佳退火温度是800℃,不富硅的两种薄膜的最佳退火温度是900℃。样品的1.54μmPL最强,且800℃退火的掺Er富硅氧化硅薄膜的1.54μm峰强度是最强的,比不富硅的强了约20倍,还观察到这四种薄膜都具有1.38μm的PL带,且掺Er富硅氧化硅和掺Er富硅氮化硅这两种薄膜的PL在强度上1.38μm峰与1.54μm峰有一定的关系。     

利用快速退火法从非晶硅薄膜中生长纳米硅晶粒

报道了一种从非晶硅薄膜中生长纳米硅晶粒的方法。含氢非晶硅薄膜经过快速热退火处理后，用拉曼散射和X射线衍射技术对样品进行分析。实验结果表明：纳米硅晶粒不但能在非晶硅薄膜中形成，而且所形成的纳米硅晶粒的大小随着热退火过程中升温快慢而变化。在升温过程中，若单位时间内温度变化量较大（－100℃/s），则所形成纳米硅粒较小（1．6－15nm）； 若单位时间内温度变化量较低（－1℃/s），则纳米硅粒较大（23－46nm）。根据晶体生长理论和计算机模拟，讨论了升温快慢与所形成的纳米硅颗粒大小的关系。     

Ag纳米颗粒对富Ag二氧化硅薄膜电致发光谱的影响

利用磁控溅射和热退火在硅衬底上制备了Ag纳米颗粒镶嵌的氧化硅薄膜(SiO2∶ Ag),制作了电致发光结构ITO/SiO2∶Ag/p-Si,观测到了可见区的电致发光.发现薄膜中的Ag纳米颗粒不仅成倍地提高器件的发光强度,还明显地移动电致发光的峰位.Ag含量越高,颗粒越大,发光峰位越红移.氧化硅中的发光中心与纳米Ag间的电...     

硅基硒纳米颗粒的发光特性研究

由于尺寸缩小引起的量子效应, 硒(Se) 材料的低维纳米结构具有更高的光响应和低的阈值激射等特性, 因此成为纳米电子与纳米光电子器件领域一个重要的研究方向. 本文通过对非晶硒薄膜的快速热退火来制备硒纳米颗粒, 退火温度在100–180℃之间时, 结晶后的硒纳米颗粒均为三角晶体结构, 其颗粒尺寸随退火温度的增加而线性增大. 光致发光谱测试发现三个发光峰, 分别位于1.4eV, 1.7eV和1.83eV. 研究发现位于1.4eV处的发光峰来源于非晶硒缺陷发光, 位于1.83eV处的发光峰来源于晶体硒的带带跃迁发光; 而位于1.7eV处的发光峰强度随激发功率增强而指数增大, 且向短波长移动, 该发光峰应该来源于非晶硒与硒纳米颗粒界面处的施主-受主对复合发光. 关键词： 硅基 硒纳米颗粒 光致发光 施主-受主对     

PHOTOLUMINESCENCE PROPERTIES OF NANO-SIZE CRYSTALLINE SILICON FILMS

Photoluminescence (PL) at low temperature is reported for nc-Si:H films grown by PECVD. A characteristic luminescence peak was observed in the wavelength range of 1.1-1.2μm. The temperature dependence of PL has been studied in the temperature range of 4.2-180 K. The PL mechanism of nc-Si:H films is discussed. The emission peak at 1.1-1.2 μm is attributed to the interface atoms between grains, and the emission peak around 0.9μm is due to a little amount of amorphous component.     

钙钛矿结构氧化物薄膜 的外延生长

在成功地外延生长超导、铁电、铁磁等多种性质的钙钛矿结构氧化物薄膜的基础上,讨论影响氧化物薄膜 外延生长的一些因素.考虑到相形成和薄膜长征动力学,在利用脉冲激光淀积法外延生长氧化物薄膜中衬底温度是十分重要的工艺参数.衬底温度对成相和生长薄膜的取向都有影响.考虑到薄膜是首先在衬底表面成核、成相并生长.因此衬底材料晶格的影响是不容忽视的.观察到衬底材料对薄膜外延生长温度的影响.在适当的工艺条件下,利用低温三步法工艺制备得到有很强织构的外延薄膜.这突出表明界面层的相互作用对钙钛矿结构薄膜的取向有着相当大的影响. 关键词：     

异质外延生长钙钛矿结构氧化物薄膜

影响直接外延生长氧化物薄膜的因素有很多,最主要的是保证氧化物薄膜的正确成相和在单晶衬底上成核．直接外延生长时,衬底温度影响到薄膜的成相．衬底温度还影响薄膜的生长动力学,并因此影响薄膜的外延生长取向．由于薄膜是首先在衬底表面成核、成相并生长的,因此衬底材料晶格的影响是不容忽视的．衬底材料（或异质外延材料）与薄膜的相互作用是影响外延生长的最直接因素,而晶格常数失配会造成薄膜样品中存在应力并影响样品性质．利用脉冲激光淀积法,我们成功地外延生长了ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７超导薄膜、Ｓｒ０．５Ｂａ０．５ＴｉＯ３铁电介电薄膜、Ｌａ０．７Ｃａ０．３ＭｎＯ３铁磁巨磁电阻薄膜、Ｌａ０．５Ｓｒ０．５ＣｏＯ３导电薄膜等多种具有钙钛矿结构的氧化物功能薄膜．以这些钙钛矿结构氧化物薄膜的外延生长为例,本文讨论影响氧化物薄膜异质外延生长的因素     

一种纳米硅薄膜的传导机制

基于对实验和理论的分析，提出一种异质结量子点隧穿（HQD）模型，并导出了纳米硅薄膜电导率完整的表达式．其主要思想是，纳米硅薄膜中的微晶粒（几个纳米大小）具有量子点特征，在微晶粒与界面之间由于两者能隙的差异构成晶间势垒，这类似于多晶硅中经常使用的晶间势垒模型（GBT）．考虑到量子点中的单电子隧穿特征，认为纳米硅薄膜中的电传导是由微晶粒中电子弹道式输运与单电子越过势垒的隧穿构成的．这就是HQD模型的主要内容，理论结果与实验相符 关键词：     

用等离子体增强化学汽相沉积方法制备纳米晶粒硅薄膜光致发光

报道用高氢稀释硅烷为反应气源，用等高子体增强化学汽相沉积（ＰＥＣＶＤ）方法淀积的含有纳米晶粒硅薄膜，未经任何后处理过程，在室温下观察到可见光致发光。将此光发射归因于纳米硅晶粒中的光生载流子在量子尺寸效应下所产生的光子能量高于硅单晶本体能隙，还对发光具有重要影响的一些淀积参数进行了研究。 关键词：     

纳米硅薄膜的低温电输运机制

在很宽的温度范围(500—20K)研究了本征和不同掺磷浓度的纳米硅薄膜的电输运现象.发现 原先的异质结量子点隧穿(HQD)模型能很好地解释薄膜在高温下(500—200K)的电导曲线,但 明显偏离低温下的实验值.低温电导(100—20K)具有单一的激活能W,并与k_BT值 大小相当(W～1—3k_BT),呈现出Hopping电导的特征.对HQD模型做了修正,认为 纳米硅同时存在两种输运机制：热激发辅助的电子隧穿和费米能级附近定域态之间的Hoppin g电导.高温时(T 关键词： 纳米硅薄膜 低温电导 电输运     

溅射氧化铁薄膜的Hall效应

在磁场垂直于薄膜表面,磁感应强度B由0—1.4T变化的条件下,测量了溅射氧化铁薄膜的Hall效应。从实验数据得到了Fe₃O₄薄膜和γ-Fe₂O₃薄膜的寻常Hall系数R₀和非常Hall系数R_s,计算出这两种薄膜的Hall迁移率μ_H分别是2.35和1.56(cm)²/V·s。这个结果适合于大极化子导电机制的条件(ν≥1(cm)^关键词：     

NMR STUDIES OF HYDROGEN MICROSTURUCTURES IN HYDROGENATED AMORPHOUS SILICON FILMS

Four kinds of a-Si: H films deposited in the PECVD system with different T_s are studied by ¹H NMR technique. Direct evidence is given to confirm hydrogen atoms in the diluted and clustered phases. The local bonding configurations for hydrogen and the density of dangling bonds are analyzed by ESR and infrared absorption spectroscopy. The behaviour of hydrogen in a-Si; H films is discussed.     

掺杂纳米硅薄膜中电子自旋共振研究

研究了掺杂纳米硅薄膜(nc∶Si∶H)中的电子自旋共振(ESR)及与之相关的缺陷态.样品是用等离子体增强化学气相沉积方法制成,为两相结构,即纳米晶粒镶嵌于非晶本体之中.对掺磷的nc-Si∶H样品,测量出其ESR信号的g值为1.9990—1.9991,线宽ΔH_pp为(40—42)×10^-4T,ESR密度Nss为10¹⁷cm^-3数量级.对掺硼的nc-Si∶H样品,其ESR信号的g值为2.0076—2.0078,ΔH_{关键词： 纳米硅薄膜 微结构 电子自旋共振}