离子注入缺陷局域掺杂的高效率硅pn结发光二极管

本文将硼离子注入n型硅片制备出硅pn结发光二极管,系统研究了硼离子的注入剂量、能量、以及温度等条件对硅pn结电致发光效率的影响。随着注入的B原子浓度的提高,硅pn结二极管的电致发光效率显著增强,在B原子浓度接近2倍于退火温度下的固溶度时,室温下的电致发光效率达到最大值0.12%,比传统的硅pn结发光二极管增强了2-3个数量级。在低温电致发光光谱中,发现了两个来自局部掺杂缺陷的束缚激子发光峰。随着温度的升高,束缚激子的发光峰出现温度猝灭,束缚激子离化为自由电子和空穴,增加了硅带间自由激子复合的发光效率,从而使电致发光呈现随温度增加而增强的反常温度效应。     

C镶嵌SiO2薄膜电致发光谱的数值分析

采用磁控溅射法制备了含纳米碳粒的氧化硅薄膜,在室温下测量了Au/镶嵌纳米碳粒氧化硅膜/p-Si结构的电致发光谱,电致发光谱显示,随着正向偏压的增加,来自该结构的电致发光峰位于650nm处几乎不移动,发光强度增大.利用位形坐标模型对C镶嵌SiO2薄膜的电致发光谱进行了分析,结果表明该结构的电致发光谱存在1.8和2.0eV左右的两个发光中心,分别来自SiO2层的非桥氧空位和纳米C团簇.     

离子注入氧化锌纳米晶体光致发光特性(英文)

为进一步了解离子注入过程对纳米晶体发光响应的损伤效果,研究了注入氢离子和氦离子对氧化锌纳米晶体光致发光(PL)特性的影响.首先在二氧化硅衬底上制备了直径为4 nm和9 nm的氧化锌纳米晶体薄膜,接着在室温下向生成的薄膜中注入氢离子和氦离子,并研究其PL响应变化.结果表明,与未注入离子的纳米晶体相比,注入氦离子导致缺陷PL发光增加,而当注入氢离子之后,缺陷发光大幅降低,表明氢原子对注入损伤有钝化作用.比较近谱带边沿(NBE)与缺陷发光之比发现,较大颗粒的纳米晶体其近谱带边沿与缺陷发光比在注入氢离子后增大,而在注入氦离子后降低.该规律同样适用于较小颗粒的纳米晶体,但其近谱带边沿与缺陷发光比在注入氢离子之后的增幅比大颗粒晶体的小得多.     

La、O+双注入硅基薄膜室温可见光致发光研究

测量了用离子注入方法将La、O+双注入硅基样品在室温下的光致发光(PL)谱,实验结果表明它们均具有蓝、紫发光峰,且发光稳定.在一定范围内发光效率随退火温度和注入顺序的不同而变化.用原子力显微镜观察了不同条件下制备的样品的表面形貌,并对样品的发光机理作了初步探讨.     

La,O^＋双注入硅基薄膜室温可见光室发光研究

测量了用离子注入方法将Ｌａ、Ｏ＾＋双注入硅基样品在室温下的光致发光（ＰＬ）谱,实验结果表明它们均具有蓝、紫发光峰,且发光稳定。在一定范围内发光效率随退火温度和注入顺序的不同而变化。用原子力显微镜观察了不同条件下制备的样品的表面形貌,并对样品的发光机理作了初步探讨。     

溅射法生长 MgxZn1- xO薄膜的结构和光学特性

用射频磁控溅射法在不同衬底上制备出了MgxZn1-xO薄膜。X射线衍射(XRD)和原子力显微镜(AFM)研究结果表明,薄膜为六角纤锌矿结构,具有(002)方向择优取向;随氧分压增加,(002)衍射峰的角度变大,表征薄膜表面粗糙程度的方均根粗糙度减小。室温光致发光谱中有多个紫外及可见光致发光峰,其中344nm发光峰应来源于近带边发射。室温透射谱表明薄膜在可见光区具有极高的透过率,薄膜的吸收边位于340nm附近,进而估算出Mg、Zn1-xO薄膜的带隙宽度为3．59eV,与光致发光结果一致。     

过渡金属(Mn2+、Ni2+、Fe3+、Cu2+)掺杂ZnO基稀磁半导体的制备及性质

利用溶液腐蚀法制备了Mn2+、Ni2+、Fe3+、Cu2+离子掺杂的ZnO基稀磁半导体。XRD表明掺杂后的ZnO仍然保持单一的纤锌矿结构,没有任何杂质相产生。由紫外-可见光反射谱可知掺杂后吸收边发生了红移。掺杂前ZnO的带隙为3.20eV,对样品分别掺入Mn、Ni、Fe和Cu后的带隙分别为3.19eV、3.15eV、3.08eV和3.17eV。掺杂后样品的室温PL谱除了紫外发射峰外,对于Mn掺杂的样品还在蓝光区域出现了2个分别位于424nm和443nm的发射峰,Fe掺杂的样品出现了一个位于468nm的微弱发射峰,Cu掺杂的样品出现了位于469nm及535nm的很宽的发射峰。室温磁滞回线显示掺杂后样品有明显的铁磁性,掺入Mn、Ni、Fe和Cu样品的剩余磁化强度(Ms)分别为0.3902×10-3emu/cm3、0.454emu/cm3、0.372emu/cm3和0.962×10-3emu/cm3,矫顽力分别为47Oe、115.92Oe、99.33Oe和23Oe。经分析室温铁磁性来源于缺陷调制的Mn2+-Mn2+长程铁磁交换相互作用。     

Mn、Co掺杂SiC薄膜结构与光致发光性能研究

采用射频磁控溅射技术和复合靶材方法制备了掺Mn,掺Co和Co、Mn共掺的SiC薄膜,经高温退火后进行了光致发光(PL)谱的测量,还用X射线衍射(XRD),傅立叶变换红外光谱(FTIR),扫描电镜(SEM)等表征手段分析了薄膜的相结构和表面形貌,并与光致发光的结果进行了对比研究.结果表明,掺Mn、Co使SiC晶格发生畸变,X射线衍射峰强度下降,Si-C吸收谱变宽,Si-C键振动减弱,Si-O基团的振动增强.样品在室温条件下均呈现出强的紫光发射特性,发光峰均位于414nm(3.0eV),认为414nm处的光致发光峰对应于光激发产生的电子从导带底到Si空位浅受主能级之间的辐射跃迁,其强度取决于Si空位的浓度.     

溅射Si/Ge多层膜及其发光誊性研究

采用离子束溅射技术,在玻璃衬底上制备了不同周期数的Si/Ge多层膜样品.利用X射线小角衍射、Raman散射光谱和室温光致发光(PL)对样品进行表征.结果表明,2.0～2.3eV之间的发光带是由薄膜中的各种缺陷形成的;1.77～1.84eV之间的发光带来自薄膜中的非晶结构和晶粒间的缺陷;1.53eV发光峰则可能源于纳米Ge晶粒发光.     

多孔硅/多孔氧化铝与DBO-PPV复合光致发光特性研究

通过旋涂法,实现了阳极氧化多孔硅和多孔氧化铝与有机发光材料DBO-PPV的复合.发光特性的测试表明,多孔硅与DBO-PPV复合后发光光谱中出现了在多孔硅和DBO-PPV的光致发光谱中都没有的发光峰,被认为是DBO-PPV向多孔硅发生了载流子的转移.而多孔氧化铝/DBO-PPV复合体系的发光特性兼具有多孔氧化铝和DBO-PPV的特征,PL谱呈现多峰的结构(四峰).多孔氧化铝的纳米孔有效地吸附了DBO-PPV分子,抑制了DBO-PPV分子的聚集,使它的禁带宽度变宽,从而使DBO-PPV的发光峰蓝移,蓝移量为90nm.     

二氧化硅基质中包埋硅纳米晶薄膜的光学性质研究

本文采用等离子体增强化学气相沉积（PECVD）的方法，在不同的SiH4和CO2气体流量比率（GFRRSC）下，制备了基质中包埋硅纳米晶的二氧化硅薄膜。微区拉曼光谱计算结果表明，随着GFRRSC降低，硅晶粒平均尺寸逐渐减小。吸收光谱的计算结果表明，由量子限制效应所致光学带隙随着GFRRSC降低而逐渐展宽。在1．4eV～2．4eV能量区间发现多个发光峰。在低温下（80K）观测到声子参与的发射光谱，表明在1．7eV附近的发光峰源于Si-O振动模式参与的Si-SiO2界面的跃迁。     

非晶SiOx:C薄膜的发光特性研究

采用双离子束溅射法制备了SiOx:C非晶薄膜,在室温下可观察到薄膜样品有强的420nm(紫光)、470nm(蓝绿光)的光致发光(PL).分别对样品在不同温度下退火后,PL测试显示随着退火温度的升高420nm处的峰带逐渐增强变为强的发光峰;470nm处的发光峰位来自于硅基薄膜中富硅引起的中性氧空位缺陷(O3≡Si-Si≡O3),是由与氧原子配位的二价硅的单态-单态之间的跃迁所致;420nm范围的峰带可能来自于薄膜中由C单质、以及Si、O、C三者组成的一个复杂结构.     

催化剂辅助化学气相沉积法制备InN纳米线

采用催化剂辅助化学气相沉积法,通过固-液-气(V-L-S)机理控制在硅衬底上制备了高质量的InN纳米线。利用FESEM、XRD、HRTEM对制备的InN纳米线的表面形貌和结构进行了表征。分析表明合成的InN纳米线为标准的六方纤锌矿结构,纳米线沿[102]方向生长。室温PL光谱表明,制备的InN纳米线在1580nm(0.78eV)处存在很强的无缺陷的带边发射,与六方纤锌矿结构InN单晶发射峰位置一致,表现出良好的光电性能。     

锗纳米镶嵌薄膜的电致发光及其机制

采和射频磁控溅射技术,在Ge纳米镍嵌薄膜的基础上制备出电致发光器件。器件的结构为半透明Au膜／Ge纳米镍嵌薄膜／p-Si基片。当正向邻居坟大于6V时,用肉眼可以观察到可见的电致发光,但在反向偏压下探测不到光发射。所测电致发光谱中只有一个发光峰,峰位在510nm（2．4eV,绿光）,并且随着正向偏坟的升高,峰位不发生移动;对于不同温度退火的样品,峰位也保持不变。根据分析结果讨论了可能的电致发光机制。     

SiO2/CeF3复合薄膜的电致发光

采用真空电子束蒸发气相沉积技术在重掺杂n型硅衬底上制备了SiO₂/CeF₃复合薄膜电致发光器件。对器件中各膜层的微观结构和成分进行了表征,并研究了器件的电致发光特性。结果表明：器件在正反接时的电致发光光谱存在明显差异,相应的伏安特性曲线不对称。器件正接时,电致发光光谱在504 nm(绿光区)处和680 nm(红光区)处各出现一个发光峰;反接时,电致发光光谱除了在684 nm(红光区)处出现一个较弱的发光峰外,在434 nm处还出现了一个很强的蓝色发光峰。     

Mn离子注入Mg掺杂GaN的微结构和光学特性研究

通过Mn离子注入Mg掺杂GaN外延层制备了铁磁性GaN∶Mn薄膜,利用拉曼散射和光致发光谱研究了退火温度对薄膜微结构和光学特性的影响。拉曼谱测试显示由离子注入相关缺陷引起了新的声子模,分析认为Mn离子相关的局域振动(LVM)紧邻Ehigh2峰。光致发光谱观察到位于1.69,2.54和2.96eV的3个新的发光峰,分析认为2.96eV的发光峰来自MgGa-VN复合体深施主能级和Mg的浅受主能级之间的辐射复合跃迁,2.54eV的发光峰来自浅施主能级和深受主能级之间的辐射复合跃迁,对于位于1.69eV的新发光峰不排除来自MgGa-VN复合体深施主能级和Mn相关深受主能级之间辐射复合跃迁的贡献。     

过渡金属Mn对SiC薄膜的结构和光学性能的影响

采用射频磁控溅射的方法在Si衬底上制备了掺Mn的SiC薄膜,用X射线衍射、傅里叶变换红外光谱、扫描电镜及荧光光谱等方法,对薄膜的结构、表面形貌、化学键状态和光学性能进行了研究。结果表明：掺Mn使SiC晶格发生畸变,X射线衍射峰强度下降,Si-C键振动减弱;同时,由于掺Mn后提供了更多的Si空位复合发光中心,SiC薄膜在近带边414nm处的室温光荧光峰增强为1．3倍。     

半绝缘Si/SiO_2超晶格结构在交流电场下的电致发光特性

本文研究了SiO2和Si层的厚度分别为2-8nm和1.5-3nm的Si/SiO2超晶格在交流电场下的电致发光特性。以超晶格中SiO2层内加速的过热电子碰撞激发纳米Si层中密集的硅量子点,获得了Si/SiO2超晶格蓝绿色交流电致发光。Si/SiO2超晶格的电致发光亮度随电压升高呈现指数增强,最高发光亮度可达到1.4cd/m2。随着Si层厚度的增加,Si/SiO2超晶格电致发光谱的低能侧发光峰相对增强,可以归结为纳米Si层厚度对其中硅量子点尺寸分布的限制作用。当超晶格中SiO2层厚度小于过热电子的平均自由程时,过热电子的平均能量减小导致短波侧的发光强度迅速下降,电致发光强度随之迅速降低。     

高压PLD法生长p型钠掺杂氧化锌纳米线阵列

采用高压脉冲激光沉积法(HP-PLD)研究了压强、金催化层厚度对钠掺杂氧化锌纳米线(ZnO:Na)生长的影响, 并制备了ZnO:Al薄膜/ZnO:Na纳米线阵列同质pn结器件。实验发现, 当金膜厚度为4.2 nm, 生长压强为3.33×10⁴ Pa, 生长温度为875℃时, 可在单晶Si衬底上生长c轴取向性良好的ZnO纳米线阵列。X射线衍射和X射线光电子能谱综合分析证实了Na元素成功掺入ZnO纳米线晶格中。在低温(15 K)光致发光谱中, 观测到了一系列由Na掺杂ZnO产生引起的受主光谱指纹特征, 如中性受主束缚激子峰(3.356 eV, A0X)、导带电子到受主峰(3.312 eV, (e, A0))和施主受主对发光峰(3.233 eV, DAP)等。通过在ZnO:Al薄膜上生长ZnO:Na纳米线阵列形成同质结, 测得I-V曲线具有明显的整流特性, 证实了ZnO:Na纳米线具有良好的p型导电性能。     

CdSe胶质量子点的电致发光特性研究

采用胶体化学法合成硒化镉(CdSe)胶质量子点, 在此基础上制成了以CdSe胶质量子点为有源层, 结构为ITO/ZnS/CdSe/ZnS/Al的电致发光(EL)器件. 透射电镜测量表明量子点的尺寸为4.3 nm, 扫描电子显微镜测量ZnS薄膜和Al薄膜结果显示表面均较为平整, 由器件结构的X射线衍射分析观察到了CdSe(111)、ZnS(111)等晶面的衍射, 表明器件中包含了CdSe量子点和ZnS绝缘层材料. 光致发光谱表征胶质量子点的室温发光峰位于614 nm, 电致发光测量得到器件在室温下的发光波长位于450 ~ 850 nm, 峰值在800 nm附近. 本文对电致发光机制及其与光致发光谱的区别进行了讨论.