a-Si-a-SiNx超晶格材料的發(fā)光與非線性光學(xué)效應(yīng)的研究.pdf

1、近年來硅基納米材料的研究已成為光電子領(lǐng)域中的一個新的熱點,它的核心問題是如何實現(xiàn)高效率的硅基發(fā)光器件,以便于同其他的硅基光電子器件和微電子器件做在同一芯片上,實現(xiàn)單片光電子集成。氮化硅作為一種重要的薄膜材料，具有良好的絕緣性、致密性和穩(wěn)定性，在微電子材料和器件的生產(chǎn)過程中，氮化硅作為鈍化膜、絕緣層、擴(kuò)散掩膜等得到越來越廣泛的應(yīng)用。本論文研究了a-Si/a-SiNx超晶格材料的制備技術(shù)，材料的微結(jié)構(gòu)，光吸收以及光發(fā)射等光學(xué)性能；利用Z-掃

2、描研究了a-Si/a-SiNx超晶格材料的非線性光學(xué)特性。 本文采用射頻磁控反應(yīng)濺射技術(shù)，以Ar為濺射氣體、N2為反應(yīng)氣體沉積了a-Si/a-SiNx超晶格材料。通過控制實驗參數(shù)制備了不同勢壘寬度和勢阱寬度的a-Si/a-SiNx超晶格材料，并利用熱退火技術(shù)對其進(jìn)行后處理。利用紅外光譜(IR)、X射線衍射譜(XRD)、能譜(EDS)和光致發(fā)光譜(PL)，對不同工藝條件下薄膜樣品的成分、結(jié)構(gòu)和發(fā)光特性進(jìn)行研究。研究表明，當(dāng)a-Si

3、Nx層厚度不變，材料的光學(xué)帶隙隨a-Si層厚度的增加而減??；當(dāng)a-Si層厚度不變，材料的光學(xué)帶隙隨a-SiNx厚度的增加而減小，該結(jié)果是由材料的量子限制效應(yīng)所決定的。室溫下觀察到材料的可見發(fā)光峰，該發(fā)光機(jī)制主要來源于材料的量子限制效應(yīng)。 通過皮秒脈沖激光單光束Z-掃描技術(shù)研究了該材料的三階非線性光學(xué)特性，激發(fā)波長分別為1064nm、532nm。實驗結(jié)果表明，在1064nm激光激發(fā)下，樣品的非線性折射率為負(fù)值，非線性吸收屬于雙光子吸