納米Si-SiN-,X-復(fù)合薄膜發(fā)光與非線性光學(xué)性質(zhì)的研究.pdf

1、半導(dǎo)體硅基材料是電子技術(shù)、信息技術(shù)領(lǐng)域最為重要的基礎(chǔ)材料之一。近年來(lái)，研究和開(kāi)發(fā)以硅為基質(zhì)材料的光子器件乃至實(shí)現(xiàn)光電集成(OEIC)已成為半導(dǎo)體光電子學(xué)領(lǐng)域需攻克的重大課題。在眾多的硅基材料中，氮化硅作為一種典型的硅基材料，已作為鈍化層和電絕緣層廣泛應(yīng)用在硅器件和集成電路方面。因此，硅基低維材料與氮化硅薄膜組成的復(fù)合材料的制備及其光電性能的研究是硅基光電子領(lǐng)域中熱門課題的重要組成部分。 本文采用射頻磁控反應(yīng)濺射法結(jié)合熱退火技術(shù)制

2、備了納米硅鑲嵌氮化硅薄膜(nc-Si/SiNX)，并對(duì)薄膜進(jìn)行X射線能譜(EDS)、紅外吸收光譜(IR)、X射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)、原子力顯微鏡(AFM)及紫外—可見(jiàn)吸收光譜(UV-VIS)的測(cè)定，對(duì)薄膜進(jìn)行了組分、鍵合狀態(tài)、結(jié)構(gòu)及光學(xué)帶隙的表征。研究發(fā)現(xiàn)制備的相關(guān)工藝條件對(duì)薄膜的組分結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)產(chǎn)生重要影響。 本論文研究測(cè)定了薄膜的光致發(fā)光特性。室溫條件下，分別用265nm和510nm波長(zhǎng)的光激發(fā)，得到在350～

3、900nm范圍內(nèi)眾多發(fā)光帶，分別歸結(jié)為氮化硅中缺陷和納米硅顆粒的發(fā)光。歸納起來(lái)，其發(fā)光機(jī)制以能隙態(tài)模型和量子限制效應(yīng)為主。 采用皮秒激光運(yùn)用單光束Z 掃描技術(shù)開(kāi)展了對(duì)該復(fù)合薄膜的非線性光學(xué)性質(zhì)的研究。分別在中心波長(zhǎng)1064nm和532nm的皮秒脈沖激光投射下，該復(fù)合薄膜的非線性光折射和光吸收都表現(xiàn)出較明顯的特征，測(cè)得薄膜三階非線性極化率的絕對(duì)值都是10－9esu 量級(jí)，并將薄膜這種三階光學(xué)非線性增強(qiáng)的原因歸因于量子限域效應(yīng)。