含氢a-Si:H/SiO2多层膜的蓝光发射及其发光机理研究

在等离子体增强化学气相淀积(PECVD)系统中, 采用a-Si:H层淀积与原位等离子体氧化相结合逐层生长的方法成功制备了一个系列的不同a-Si:H子层厚度的含氢a-Si:H/SiO₂多层膜, 在室温下用肉眼观察到了较强的光致蓝光发射, 与此同时还观察到其发光峰峰位和吸收边随a-Si:H子层厚度的减小而逐渐蓝移. 对a-Si:H/SiO₂多层膜的蓝光发射机制及氢的作用进行了分析和讨论.     

包含纳米硅(nc-Si)晶粒MOS结构中的共振隧穿和库仑阻塞现象

采用等离子体氧化和逐层(layer-by-layer)生长技术在等离子体增强化学气相淀积(PECVD)系统中原位制备了Al/SiO2/nc-Si/SiO2/p-Si纳米结构.利用变频电容-电压测量研究了该结构的电学性质,在室温下首次观察到电容峰现象.实验得到的单电子库仑充电能与理论上用电容模型算得的结果一致.     

准分子脉冲激光制备发光硅晶粒的新途径

半导体硅是制备集成电路芯片和晶体管的重要材料,用硅制成的特种器件可用于检测光信息,由于其间接带隙的能带结构及禁带宽度仅1.12eV,因而本身无法由电致(EL)和光致(PL)发射高效率的可见光,使其在光电子器件领域的应用受到了限制.探索硅基材料的可见发光是材料科学领域中的重大研究课题.目前已有多种实现这一效应的方法,如电化学腐蚀的多孔硅和微波等离子体淀积的超细硅粉等,但是实际器件运用中所需材料必须具有良好的表面性质和均匀的内部结构.我们曾用Ar离子激光晶化技术使:a-Si:H/a-SiN_x:H多量子阱(MQW)结构中:a-Si:H阱层晶化成纳米晶粒,观察到室温可见光致发光现象,该方法可以人工设计并有效控制晶粒尺寸且材料内部结构均匀.本文将报道KrF准分子脉冲激光辐照a-Si薄膜制备室温呈现可见PL特性的硅晶粒的新方法,所用激光具有曝光面积大、能量高、作用时间短等特性,其晶化的均匀程度和效率均优于Ar离子激光,并且是一种“低温”、“干法”晶化过程,对衬底影响较小,从而有利于提高晶化样品性能,形成均匀的纳米晶粒,以期研究获得可见发光材料的新途径.     

多晶硅CWAr^＋激光再结晶功率窗的探讨

近年来在绝缘衬底上激光再结晶的多晶硅膜内制作SOI器件受到广泛重视.人们对SOI结构的制备及性质,尤其是对多晶硅层和绝缘衬底间的界面面性质进行了广泛的研究.作者曾提出激光功率窗口的概念,激光功率在这个窗口内,才能制出性能良好的SOI再结晶材料.降低窗口对应的功率,拓宽功率窗口是SOI材料和器件制备中的重要问题.     

非晶氮化硅分束－聚焦集成二元位相型光学元件

报道了自行设计的将二维Ｄａｍｍａｎｎ光栅和Ｆｒｅｓｎｅｌ波带板集成为一体的同时具有分束和聚焦功能的二元位相型光分束器，并用等离子体增强化学汽相淀积法（ＰＥＣＶＤ）制备的非晶氨化硅（ａ－ＳｉＮｘ：Ｈ）薄膜制作了这样的元件，成功地实现了设计的功能，分束阵列为３×３，焦距１８ｃｍ，分束后的光强分布相对误差小于５％．     

快速热退火对a-Si:H/SiO2多层膜光致发光的影响

采用在等离子体增强化学气相沉积(PFCVD)系统中沉积a-Si：H和原位等离子体逐层氧化的方法制备a-Si：H／SO2多层膜．用快速热退火对a-Si：H／SiO2多层膜进行处理，制备nc—Si/SiO2多层膜，研究了这种方法对a-Si：H／SiO2多层膜发光特性的影响．研究发现对a-Si：H／SiO2多层膜作快速热退火处理，可获得位于绿光和红光两个波段的发光峰．研究了不同退火条件下发光峰的变化．通过对样品的TEM、Raman散射谱和红外吸收谱的分析，探讨了a-Si：H／SiO2多层膜在不同退火温度下的光致发光机理．     

a-Si:H/SiO2多层膜中的脉冲激光诱导限制结晶

利用等离子增强化学气相淀积(PECVD)技术制备a-SiH/SiO2多层膜,并采用脉冲激光诱导限制结晶的方法,对a-SiH/SiO2多层膜进行晶化.喇曼(Raman)散射谱的结果表明经过激光辐照后纳米硅颗粒在原始的a-SiH子层形成,且尺寸可以精确控制.     

硅基一维光子晶体微腔光发射特性的调制

利用一维光子晶体带隙结构对光发射特性进行调制，采用掺杂光子晶体微腔限制电磁场从而控制材料中的光传输。采用不同组分的氢化非晶氮化硅（a-SiNx：H）薄膜作为介质层和发光层，由等离子体化学气相淀积（PECVD）方法制备出一维全a-SiNx：H光子晶体微腔。观察到微腔对于发光层a-SiNx：H薄膜光致荧光显著的调制作用，发光峰的半高宽从原始的208nm强烈的窄化为11nm，峰值强度提高了2个数量级。品质因子为69。通过透射谱测量，清晰地观察到710nm处的谐振峰出现在一维光子晶体带隙中，进一步证实了微腔的选模特性。