納米Si-SiN-,X-復合薄膜發(fā)光與非線性光學性質的研究.pdf

1、半導體硅基材料是電子技術、信息技術領域最為重要的基礎材料之一。近年來，研究和開發(fā)以硅為基質材料的光子器件乃至實現光電集成(OEIC)已成為半導體光電子學領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合材料的制備及其光電性能的研究是硅基光電子領域中熱門課題的重要組成部分。 本文采用射頻磁控反應濺射法結合熱退火技術制

2、備了納米硅鑲嵌氮化硅薄膜(nc-Si/SiNX)，并對薄膜進行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—可見吸收光譜(UV-VIS)的測定，對薄膜進行了組分、鍵合狀態(tài)、結構及光學帶隙的表征。研究發(fā)現制備的相關工藝條件對薄膜的組分結構等特點產生重要影響。 本論文研究測定了薄膜的光致發(fā)光特性。室溫條件下，分別用265nm和510nm波長的光激發(fā)，得到在350～

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