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氢钝化对硅纳米晶发光强度的影响

方子宁 | -> | 714| 0| 0.175331MB |超晶格,硅纳米晶,氢钝化

方子宁 方子宁 | 文档量 |浏览量14410

摘􀀁 要􀀁 通过热蒸发方法在单晶硅衬底上沉积了SiO/ SiO2 超晶格样品, 在氮气保护下对样品进行高温退火, 得到硅纳米晶/ SiO2 超晶格结构。随后将该结构样品分别注入3􀀁 0 􀀂 1014 和3􀀁 0 􀀂 1015 cm- 2 两种剂量的H+ 。通过对样品的光致发光光谱的分析发现, H + 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, 发光强度逐渐增强; 注入足够剂量的H+ , 其发光强度可以远远超过未注入时的发光强度。研究表明, 样品发光强度的变化取决于样品内部缺陷面密度的改变, 而缺陷面密度是由氢离子的注入剂量和注入后再退火的温度等因素决定的。
    自从20 世纪90 年代Canham 发现多孔硅能够发射可见的光致发光以来, 纳米硅的研究引起了人们浓厚的兴趣。一般认为硅纳米晶( nc􀀂Si) 的发光是由nc􀀂Si 的量子限域效应引起的[1􀀂3] 。当前, nc􀀂Si 的制备主要通过Si+ 直接注入、溅射、热蒸发等, 再经过处理可以得到埋在SiO2 基质中的nc􀀂Si[ 4􀀂6] 。但是, 由于半导体材料中存在各种缺陷, 例如nc􀀂Si 和SiO2 界面之间存在着大量的Si 悬挂键, 会影响nc􀀂Si 的发光, 需要采用相应的手段来减少这种缺陷, 进一步改善其
发光性能, 钝化方法能有效减少这种缺陷[7, 8] 。Min 等[9] 的研究表明, 氢钝化可以选择性地抑制这种缺陷发光, 钝化之后的发光仍是nc􀀂Si 的发光, 对经过氢钝化的样品再进行低温退火, 纳米晶的发光强度明显增强[ 9] 。
    由于超晶格结构制备nc􀀂Si 的最大优点是能得到尺寸和密度可独立控制的nc􀀂Si[ 4, 10] , 本文采用热蒸发方法制备SiO/ SiO2 超晶格, 退火后注入高能H + 进行钝化; 通过注入不同剂量的H + 以及在不同温度下的二次退火来研究其光致发光( PL) 强度的变化。
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