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1、近年來,人們對(duì)信息傳遞速度的要求越來越高,集成電路在向尺寸更小和速度更快的方向發(fā)展。傳統(tǒng)集成電路都建立在硅基的基礎(chǔ)上,由于存在電阻電容延時(shí)和強(qiáng)場(chǎng)效應(yīng)等,集成電路的尺寸已經(jīng)達(dá)到了瓶頸,進(jìn)一步發(fā)展受到了極大的阻礙。而光通信技術(shù)的信息傳輸速度高,不會(huì)受到微電子器件尺寸的限制,滿足集成電路在傳輸速度方面的要求,因此,可以用硅基光電集成來解決傳統(tǒng)集成電路所面臨的問題。
制備硅基光源需要同時(shí)滿足與CMOS工藝相兼容,工作電壓低和發(fā)光效率高
2、等條件。本論文制備了CeO2和Ce2Si2O7薄膜,分別對(duì)其進(jìn)行了稀土離子(Er3+,Eu3+,Sm3+,Yb3+,Tb3+和Nd3+)的摻雜,制備了發(fā)光波段覆蓋紫外、可見和近紅外的發(fā)光器件,并對(duì)其發(fā)光機(jī)理進(jìn)行了研究。
1、利用磁控濺射方法制備了CeO2薄膜電致發(fā)光器件,獲得了白色電致發(fā)光,研究了器件的電致發(fā)光性能和發(fā)光機(jī)理。CeO2器件獲得了覆蓋可見光區(qū)域的偏白色發(fā)光,發(fā)光來自于其內(nèi)部的缺陷能級(jí)。通過對(duì)CeO2薄膜結(jié)晶質(zhì)量的
3、探索,結(jié)合電致發(fā)光測(cè)試,優(yōu)化了制備條件。為了改善器件的電致發(fā)光性能,對(duì)CeO2器件進(jìn)行了金屬銪的摻雜,使薄膜中的氧空位含量增多,導(dǎo)電性升高,使得器件的電致發(fā)光強(qiáng)度提高了約10倍。
2、制備了CeO2∶Er3+,CeO2∶Eu3+,CeO2∶Sm3+和CeO2∶Yb3+的薄膜發(fā)光器件,分別獲得了Er3+,Eu3+和Srm3+的特征光致發(fā)光和電致發(fā)光,獲得了Yb3+的特征光致發(fā)光,并對(duì)發(fā)光機(jī)理進(jìn)行了討論。通過改變離子的摻雜濃度,研
4、究了離子濃度對(duì)器件發(fā)光性能的影響。通過摻雜Zn2+對(duì)CeO2∶Er3+器件進(jìn)行了改善,通過增加Tb2O3層對(duì)CeO2∶Eu3+,CeO2∶Sm3+器件進(jìn)行了改善,使器件的工作電壓降低,并使電致發(fā)光強(qiáng)度增強(qiáng)。
3、利用磁控濺射方法制備了CeO2薄膜,通過對(duì)其進(jìn)行還原氛圍下的退火,使CeO2薄膜轉(zhuǎn)化為Ce2Si2O7薄膜,此方法改善了利用電子束制備薄膜發(fā)生失氧降低薄膜質(zhì)量的問題,獲得了更高質(zhì)量的Ce2Si2O7薄膜。通過對(duì)Ce2S
5、i2O7薄膜電致發(fā)光器件的測(cè)試,研究了器件的電致發(fā)光性能和發(fā)光機(jī)理。Ce2Si2O7器件獲得了藍(lán)紫色光致發(fā)光和電致發(fā)光,發(fā)光來自于Ce3+的5d→4f的躍遷。通過對(duì)CeO2薄膜結(jié)晶質(zhì)量的探索,結(jié)合電致發(fā)光測(cè)試,優(yōu)化了制備條件。
4、制備了Ce2Si2O7∶Tb3+,Ce2Si2O7∶Yb3+和Ce2Si2O7∶Nd3+的薄膜發(fā)光器件,通過Ce3+到其它稀土離子的能量傳遞,分別獲得了Tb3+的特征光致發(fā)光和電致發(fā)光,Yb3+和N
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