納米硅鑲嵌結(jié)構(gòu)與磁控濺射SiC膜的制備與熒光特性研究.pdf

1、該文第一章概括闡述了當(dāng)前硅基發(fā)光材料研究的現(xiàn)狀,概括了人們對(duì)硅基發(fā)光材料所提出的各種發(fā)光機(jī)理,并分析了選取該研究課題的原因.由于光電集成技術(shù)的發(fā)展,硅基發(fā)光材料的研究前景十分廣闊,其應(yīng)用必將引起硅集成技術(shù)的新的飛躍.第二章介紹了實(shí)驗(yàn)設(shè)備、儀器、試驗(yàn)流程及對(duì)所制各樣品所采用的相關(guān)表征手段.我們采用低能離子注入機(jī),將C+離子注入硅中,注入能量分別為40keV、50 keV和1.5MeV,注入劑量為1×10<'16>ions/cm<'2>、2

2、×10<'16>ions/cm<'2>和2×10<'15> ions/cm<'2>.高溫退火過(guò)程采用了氮?dú)夂蜌錃鈨煞N不同氣氛,退火溫度分別控制在800℃、850℃、900℃、950℃、1000℃、1050℃和1100℃,退火時(shí)間為0.5小時(shí).電化學(xué)處理過(guò)程采用自制的電化學(xué)腐蝕系統(tǒng)來(lái)完成,電流密度控制在40mA/cm<'2>,腐蝕時(shí)間分別為5min、10min、15min及20min;磁控濺射SiC膜多孔化過(guò)程也由該設(shè)備完成,電流密度為6

3、0mA/cm<'2>,時(shí)間為20min.發(fā)光特性分析由Edingburger FLS920熒光譜儀完成,并已進(jìn)行校正.我們還采用了FTIR、XRD、SEM等手段,分析了樣品的成分、結(jié)晶狀況及表面形貌.第三章重點(diǎn)闡述了碳注入樣品的熒光特性,討論了基片類型、注入劑量、注入能量、退火溫度、退火氣氛以及電化學(xué)腐蝕條件等因素對(duì)藍(lán)紫光發(fā)射特性的影響,詳細(xì)地分析了樣品的發(fā)光機(jī)理.氫氣退火條件下,樣品的光致發(fā)光譜出現(xiàn)位于430nm的藍(lán)光發(fā)射.隨著退火溫

4、度從800℃升至1100℃,發(fā)光強(qiáng)度不斷增強(qiáng),1050℃時(shí)發(fā)光最強(qiáng),1100℃時(shí)強(qiáng)度下降.電化學(xué)腐蝕條件對(duì)發(fā)光特性有明顯的影響:電流密度控制在40mA/cm<'2>,隨著腐蝕時(shí)間從0min經(jīng)5min、1 0min、1 5min升至20min,發(fā)光強(qiáng)度先增后減,最后430nm的藍(lán)光峰湮滅,并出現(xiàn)位于大約71 6nm附近的紅光峰.該章還討論了磁控濺射SiC膜多孔化之后的紫外發(fā)光特性,并對(duì)其發(fā)光機(jī)理進(jìn)行了初步探討,多孔碳化硅膜因多孔化過(guò)程所形