Au/(SiO2/Si/SiO2)纳米双势垒/n+-Si结构的电致发光研究

利用射频磁控溅射方法,在n⁺-Si衬底上淀积SiO₂/Si/SiO_{2纳米双势垒单势阱结构,其中Si层厚度为2至4nm,间隔为0.2nm,邻近n⁺-S i衬底的SiO2层厚度固定为1.5nm,另一SiO2层厚度固定为3nm.为了 对比研究,还制备了Si层厚度为零的结构,即SiO2(4.5nm)/n⁺-Si 结构.在经过600℃氮气下退火30min,正面蒸上半透明Au膜,背面也蒸Au作欧姆接触后,所 有样品都在反向偏置(n^＋-Si的电压高于Au电极的电压)下发光,而在正向偏压 下不发光.在一定的反向偏置下,电流和电致发光强度都随Si层厚度的增加而同步振荡,位 相相同.所有样品的电致发光谱都可分解为相对高度不等的中心位于2.26eV(550nm)和1.85eV (670nm)两个高斯型发光峰.分析指出该结构电致发光的机制是：反向偏压下的强电场使Au/( SiO2/Si/SiO2)纳米双势垒/n⁺-Si结构发生了雪崩击穿 ,产生大量的电子-空穴对,它们在纳米SiO2层中的发光中心(缺陷或杂质)上复 合而发光. 关键词： 电致发光 纳米双势垒 高斯型发光峰 雪崩击穿}     

硅、锗和氩离子注入富硅二氧化硅的电致发光

将Si、Ge和Ar三种离子注入到磁控溅射制备的富硅二氧化硅和热生长的二氧化硅中,在N2气氛中,作550、650、750、850、950和1050℃退火后,进行电致发光研究.对比样品为退火条件相同的未经注入的上述两种二氧化硅.对于离子注入情况,只观察到Au/1050℃退火的离子注入的富硅二氧化硅/p-Si的电致发光.低于1050℃退火的离子注入富硅二氧化硅和上述各种温度下退火的热生长二氧化硅,无论离子注入与否,都未观察到电致发光.Au/未注入富硅二氧化硅/p-Si的电致发光光谱在1.8eV处出现主峰,在2.4eV处还有一肩峰.在Au/Si注入富硅二氧化硅/p-Si的电致发光谱中,上述两峰的强度分别增加了2倍和8倍;在Au/Ge注入不大,但都观测到峰位位于2.2eV的新发光峰.采用隧穿-量子限制-发光中心模型对实验结果进行了分析和解释.     

刻划的富硅二氧化硅／p-Si结构的光致发光和电致发光

以磁控溅射方法于p-Si上淀积富硅二氧化硅,形成富硅二氧化硅／p-Si结构,用金刚刀在其正面刻划出方形网格后在N2气氛中退火,其光致发光(PL)谱与未刻划的经同样条件退火的对比样品的PL谱有很大不同.未刻划样品的PL谱只有一个峰,位于840nm(1.48eV),而刻划样品的PL谱是双峰结构,峰位分别位于630nm(1.97eV)和840nm.800℃退火的刻划富硅二氧化硅/p-Si样品在背面蒸铝制成欧姆接触和正面蒸上半透明金电极后在正向偏压10V下的电致发光(EL)强度约为同样制备的未经刻划样品在同样测试条件下的EL强度的6倍.EL谱形状也有明显不同,表现在：未经刻划样品的EL谱可以分解为两个高斯峰,峰位分别位于1.83eV和2.23eV;而在刻划样品EL谱中1.83eV发光峰大幅度增强,还产生了一个新的能量为3.0eV的发光峰.认为刻划造成的高密度缺陷区为氧化硅提供了新的发光中心并对其中某些杂质起了吸除作用,导致PL和EL光谱改变.     

硅、锗和氩离子注入富硅二氧化硅的电致发光

将Si、Ge和Ar三种离子注入到磁控溅射制备的富硅二氧化硅和热生长的二氧化硅中,在N2气氛中,作550、650、750、850、950和1050℃退火后,进行电致发光研究.对比样品为退火条件相同的未经注入的上述两种二氧化硅.对于离子注入情况,只观察到Au/1050℃退火的离子注入的富硅二氧化硅/p-Si的电致发光.低于1050℃退火的离子注入富硅二氧化硅和上述各种温度下退火的热生长二氧化硅,无论离子注入与否,都未观察到电致发光.Au/未注入富硅二氧化硅/p-Si的电致发光光谱在1.8eV处出现主峰,在2.4eV处还有一肩峰.在Au/Si注入富硅二氧化硅/p-Si的电致发光谱中,上述两峰的     

刻划的富硅二氧化硅/p-Si结构的光致发光和电致发光

以磁控溅射方法于 p- Si上淀积富硅二氧化硅 ,形成富硅二氧化硅 /p- Si结构 ,用金刚刀在其正面刻划出方形网格后在 N2 气氛中退火 ,其光致发光 (PL)谱与未刻划的经同样条件退火的对比样品的 PL 谱有很大不同 .未刻划样品的 PL 谱只有一个峰 ,位于 840 nm (1.48e V) ,而刻划样品的 PL 谱是双峰结构 ,峰位分别位于 6 30 nm(1.97e V)和 840 nm.80 0℃退火的刻划富硅二氧化硅 /p- Si样品在背面蒸铝制成欧姆接触和正面蒸上半透明金电极后在正向偏压 10 V下的电致发光 (EL)强度约为同样制备的未经刻划样品在同样测试条件下的 EL 强度的 6倍 .EL 谱形状也有明     

Au/(SiO2/Si/SiO2)纳米双势垒/n+-Si结构的电致发光研究

利用射频磁控溅射方法 ,在n Si衬底上淀积SiO2 /Si/SiO2 纳米双势垒单势阱结构 ,其中Si层厚度为 2至 4nm ,间隔为 0 .2nm ,邻近n Si衬底的SiO2 层厚度固定为 1.5nm ,另一SiO2 层厚度固定为 3nm .为了对比研究 ,还制备了Si层厚度为零的结构 ,即SiO2 (4.5nm) /n Si结构 .在经过 6 0 0℃氮气下退火 30min ,正面蒸上半透明Au膜 ,背面也蒸Au作欧姆接触后 ,所有样品都在反向偏置 (n Si的电压高于Au电极的电压 )下发光 ,而在正向偏压下不发光 .在一定的反向偏置下 ,电流和电致发光强度都随Si层厚度的增加而同步振荡 ,位相相同 .所有样品的电致发光谱都可分解为相对高度不等的中心位于 2 .2 6eV(5 5 0nm)和 1.85eV(6 70nm)两个高斯型发光峰 .分析指出该结构电致发光的机制是 :反向偏压下的强电场使Au/ (SiO2 /Si/SiO2 )纳米双势垒 /n Si结构发生了雪崩击穿 ,产生大量的电子 空穴对 ,它们在纳米SiO2 层中的发光中心 (缺陷或杂质 )上复合而发光 .