Ce3+注入对超晶格中硅纳米晶光致发光强度的影响

研究了铈离子注入和二次退火等因素对硅纳米晶(nc-Si)发光强度的影响.利用电子柬蒸发以及高温退火得到nc-Si/SiO2超晶格结构.随后将该结构样晶分别注入2.0×1014cm2和2.0×1015cm-2剂量的铈离子(Ce3+),再分别以不同温度对其进行二次退火,获得多种样品.通过对样品光敏发光光谱的分析发现,Ce3+注入后未经过二次退火的样品发光强度急剧下降.二次退火后的样品,随着退火温度的升高,样品的光致发光灶度逐渐增强,但当温度超过600℃时,发光强度反而下降,600℃为二次退火的最佳退火温度.注入适当剂量的Ce3+,其发光强度可以超过未注入时的发光强度,Ce3+的注入存在饱和剂量.研究表明,样品发光强度的变化受到铈离子注入剂量和注入后二次退火温度等因素的影响,并且存在着Ce3+到nc-Si的能量传递.     

溅射气氛和退火方式对硅纳米晶的形成及发光特性的影响

利用磁控溅射技术溅射硅靶,通过调节溅射气氛在硅衬底上生长了SiO/SiO₂超晶格,热退火处理后超晶格中的SiO发生相分离得到硅纳米晶。通过比较不同退火方式对于硅纳米晶的形成的影响发现,管式炉退火处理的样品给出非常强的室温光致发光,其发光峰的峰位随着硅纳米晶尺寸的增大而红移,且管式炉退火比快速热退火更有利于硅纳米晶的形成。     

热处理对富硅氧化硅薄膜中硅纳米晶形成的影响

采用磁控溅射法制备了富硅氧化硅薄膜, 然后分别经过一步热处理、两步热处理和快速热处理制备了镶嵌有硅纳米晶的氧化硅薄膜. 实验结果表明, 在硅含量为～ 42.63 at.%的富硅氧化硅薄膜中, 三种热处理均能形成10¹²/cm²量级的硅纳米晶. 其中在两步热处理中, 硅纳米晶的密度最高, 达到2.2× 10¹²/cm², 并且尺寸均匀、结晶完整性好; 一步热处理后的样品中, 硅纳米晶密度较低, 并且部分纳米晶结晶不充分; 快速热处理后的样品中, 硅纳米晶密度最低、尺寸分布不均匀, 并且存在孪晶结构. 分析认为, 热处理初始阶段的形核过程对纳米晶的密度及微观结构有着重要的影响, 两步热处理中的低温段促进了纳米晶的成核, 有助于形成高密度高质量硅纳米晶.     

氢稀释对高速生长纳米晶硅薄膜晶化特性的影响

以SiH₄与H₂为气源,采用射频等离子体增强化学气相沉积技术,在较高的压强(230Pa)下,研究氢稀释率对纳米晶硅薄膜的生长速率和晶化特性的影响. 实验表明,薄膜的晶化率,晶粒尺寸随着氢稀释率的提高而增加,当氢稀释率为99%,薄膜的晶化率接近70%. 而沉积速率却随着氢稀释率的减小而增加,当氢稀释率从99%减小到95%时,薄膜的沉积速率由0.3nm/s 增加至0.8nm/s. 关键词： 纳米晶硅薄膜 氢稀释 晶化率 硅烷     

硅纳米晶激光器初瑞端倪

在天文观测中人们发现 ,星际间的尘埃云发射红光 .有些天文学家认为 ,这些红光是宇宙尘埃中的硅发出的 .这一考虑是基于已观察到的光谱性质和宇宙中硅的丰度 .然而 ,早在 2 0世纪 60年代人们就认识到 ,大块硅基本上不能发光 .最近 ,来自意大利的科学家Ｐａｖｅｓｉ等完成了一项关于硅纳米晶发光的研究 .他们的结果连同近年来其他同行研究小组的研究积累改变了人们对硅发光性能的认识 :当硅晶粒的尺寸减小到纳米量级时 ,其发光性能会发生显著的改变 .星系红光或许就是由其中的硅纳米晶发出的 .Ｐａｖｅｓｉ等研究的基本目标是发展硅半导体激…     

氢稀释对纳米晶硅薄膜晶化特性的影响及薄膜生长机理

以SiH₄与H₂作为前驱气体,采用射频等离子增强化学气相沉积技术制备了纳米晶硅薄膜.利用Raman散射和红外吸收光谱等技术,对不同氢稀释比条件下薄膜的微观结构和键合特性进行了研究.结果表明,随着氢稀释比增加,薄膜的晶化率明显提高,而氢稀释比过高时,薄膜晶化率呈现减少趋势.红外吸收光谱分析表明,纳米晶硅薄膜中氢的键合模式与薄膜的晶化特性密切相关.随着氢稀释比增加,薄膜中整体氢含量和SiH₂键合密度明显减少,而在高氢稀释比条件下,氢稀释比增加导致薄膜中SiH₂键合密度和整体氢含量增加.     

氢稀释对纳米晶硅薄膜晶化特性的影响及薄膜生长机理

以SiH4与H2作为前驱气体,采用射频等离子增强化学气相沉积技术制备了纳米晶硅薄膜.利用Raman散射和红外吸收光谱等技术,对不同氢稀释比条件下薄膜的微观结构和键合特性进行了研究.结果表明,随着氢稀释比增加,薄膜的晶化率明显提高,而氢稀释比过高时,薄膜晶化率呈现减少趋势.红外吸收光谱分析表明,纳米晶硅薄膜中氢的键合模式与薄膜的晶化特性密切相关.随着氢稀释比增加,薄膜中整体氢含量和SiH2键合密度明显减少,而在高氢稀释比条件下,氢稀释比增加导致薄膜中SiH2键合密度和整体氢含量增加.     

硅纳米晶的椭圆偏振光谱研究

硅纳米晶量子点是硅发光研究领域最有潜力、最重要的一个研究方向。用热蒸发法在硅片上生长了富含硅纳米晶体的SiO2薄膜,观测到嵌埋于SiO2薄膜中硅纳米晶的较强光致发光谱;室温下在可见光区对该薄膜进行了椭圆偏振光谱测量研究。用有效介质近似(EMA)模型结合洛伦兹色散模型对椭偏参数进行了拟合,得到直径分别约为3 nm和5 nm大小的硅纳米晶在约300~830 nm光谱区的光学常数值。这些数据在硅基微纳光子学器件的研究中具有一定的参考价值。     

硅基低维半导体材料

Ｓｉ／Ｇｅ超晶格外延生长技术的发展和纳米硅（ｎｃ－Ｓｉ：Ｈ）多孔硅（ＰＳ）发光现象的发现，引起了们们对硅基低材料的关注，文章简要综述了近年来在Ｓｉ／Ｇｅ超晶格的电子态和光学性质以及ｎｃ－Ｓｉ：Ｈ，ＰＳ的结构和发光机理等方面的研究进展。     

多孔硅表面钝化对其发光性能的影响

报道多孔硅（ＰＳ）的表面钝化对其光致发光（ＰＬ）和电致发光（ＥＬ）的影响,ＰＬ和ＥＬ谱表明,经钝化处理的ＰＳ的ＰＬ和ＥＬ强度明显增强,且发光峰位较大蓝移;存放实验表明,经钝化处理的ＰＳ的ＰＬ和ＥＬ发光强度和发光峰位具较好的稳定性;Ｉ～Ｖ曲线显示,经钝化处理的ＰＳ发光器件具有较低的劝电压,结结果表明：用钝化处理的方法是几ＰＬ和ＥＬ强度和稳定性及改善器件性能的有效途径。     

Ce3+注入对不同尺寸的nc-Si/SiO2 超晶格发光特性的影响

通过电子束蒸发方法以及高温退火处理,得到nc-Si/SiO₂超晶格。将样品分别注入剂量为2.0×10¹⁴ cm^-2和2.0×10¹⁵ cm^-2的Ce³⁺,再对其进行二次退火处理,获得多组样品。通过对样品光致发光光谱的分析发现,样品发光强度的变化不仅受到Ce³⁺注入剂量的影响,而且也受到nc-Si颗粒大小的影响。在相同注入计量和相同的二次退火处理温度下,nc-Si颗粒较大的样品经Ce³⁺注入后其发光强度增强较为明显。     

氢对GaAs薄膜的钝化作用

报导了射频磁控溅射与沉积气氛掺氢相结合制备单层(13~20 nm厚)高质量GaAs多晶态纳米薄膜的方法,研究了氢钝化对薄膜微观结构及光学性质的影响.对GaAs薄膜进行了X射线衍射、原子力显微镜、吸收光谱、光致荧光谱的研究分析.结果表明,衬底温度500℃的掺氢薄膜和520℃的薄膜呈面心立方闪锌矿结构,薄膜的晶团尺寸较大,微观表面较为粗糙,其吸收光谱出现了吸收边蓝移和明显的激子峰,带隙光致荧光峰强明显增加,说明氢在衬底温度500℃~520℃下对薄膜有重要的钝化作用.     

ZnO纳米晶/巯基乙酸复合膜的荧光特性

用自组装方法将巯基乙酸(MPA)与ZnO纳米晶薄膜(ZDF)通过共价键偶联到一起,形成纳米晶／巯基乙酸复合膜(ZDF／MPA)。采用发光光谱和XPS电子能谱技术,研究了ZDF／MPA的荧光特性以及它们之间的能量传递机制。研究发现ZDF／MPA中ZnO自由激子发光和束缚激子发光强度随着巯基乙酸的浓度增大而分别呈现不同的非线性减弱关系,当巯基乙酸达到一定的浓度量时,ZnO荧光完全消失。研究表明：ZnO纳米薄膜与MPA之间能够发生成键作用,并且在成键之后发生了能量传递。     

多孔硅镍钝化处理的光致发光谱研究

报道了对多孔硅在NiCl2中电解钝化处理的一种新方法,观测了经不同时间处理后多孔硅的光致发光谱,其光谱表明,恰当的处理条件,可使峰值强度增大约2．5倍,峰值波长蓝移33nm,分析了现象发生的原因是由于多孔硅表面的SiHx中的H被Ni替换成SiNix的结果。     

Structural imaging of a Si quantum dot: Towards combined PL and TEM characterization

Individual silicon quantum dots were fabricated by electron-beam lithography, plasma etching and a two-step oxidation process. This enables photoluminescence (PL) from individual dots at various temperatures to be detected and spectrally resolved using a sensitive charge-coupled device camera-imaging system, as reported previously. The regular array-like arrangement of oxidized pillars containing individual nanocrystals, in principle, enables combined transmission electron microscopy (TEM) and low-temperature PL characterization of the same Si quantum dot. To this end, a technique employing focused ion beam was developed for preparation of the pillar/nanocrystal of interest for TEM. It is shown that silicon quantum dots of several nanometers in size can be characterized using such a method.     

用硅离子注入方法制备的纳米硅的拉曼散射研究

在直角散射配置下测量了纳米硅样品的拉曼散射谱及其退火温度的关系。结果表明,在８００℃以下退火的样品只观察到单晶硅衬底的光学声子模,在９００℃以上退火,才观察到纳米硅的特征拉曼散射峰。在１２００℃下退火后,纳米硅的特征拉曼散射峰消失,观察到类似于非晶硅的光学声子特征峰,可能表示纳米硅不能承受这样的高温热退火。这些结果进一步证实了光致发光谱的结果。     

聚丙烯腈纳米纤维毡上生长ZnSe纳米晶的结构及发光特性

通过静电纺丝制备聚丙烯腈(PAN)纳米纤维毡,采用水热法在二乙烯三胺和去离子水的混合溶剂中于180℃下制备ZnSe/聚丙烯腈纤维纳米毡复合材料。使用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、荧光光谱等分析方法对ZnSe/聚丙烯腈复合材料进行表征。结果表明,ZnSe/聚丙烯腈复合材料的形貌较复杂,既有直径10～100 nm,长度50～500 nm的纳米捧,也存在4～10μm左右的ZnSe微米花。260 nm波长光激发下ZnSe/聚丙烯腈复合材料的发射光谱包括位于351 nm(3.55 eV)的弱近紫外激子峰和位于427 nm(2.91 eV)的宽谱带缺陷发光峰,二者相对于ZnSe晶体的本征发射带468 nm均有明显的蓝移效应。     

Amorphous Si/insulator multilayers grown by vacuum deposition and electron cyclotron resonance plasma treatment

a-Si/insulator multilayers have been deposited on (0 0 1) Si by electron gun Si evaporation and periodic electron cyclotron resonance plasma oxidation or nitridation. Exposure to an O or N plasma resulted in the formation of a thin SiO₂ and SiN_x layer whose thickness was self-limited and controlled by process parameters. For thin-layer (2 nm) Si/SiO₂ and Si/SiN_x multilayers no visible photoluminescence (PL) was observed in most samples, although all exhibited weak “blue” PL. For the nitride multilayers, annealing at 750°C or 850°C induced visible PL that varied in peak energy with Si layer thickness. Depth profiling of a-Si caps on thin insulating layers revealed no detectable contamination for the SiN_x layers, but substantial O contamination for the SiO₂ films.