有Si覆盖的部分氧化多孔硅的光致发光

在４８８ｎｍ的Ａｒ＋激光激发下,Ｓｉ覆盖的部分氧化多孔硅（ＰＯＰＳ）的光致发光谱（ＰＬ）在１．７８ｅＶ处展示了一个稳定的ＰＬ峰,它的强度达到刚制备多孔硅的发光强度．使用Ｘ射线衍射、Ｒａｍａｎ散射、傅里叶变换红外吸收和电子自旋共振等对其发光机理进行了系统的研究．结果表明,这个增强的ＰＬ峰不是起源于量子限制硅晶粒中的带带复合,也不是起源于样品表面局域态或硅晶粒与氧化物之间的界面态的辐射复合．通过与Ｇｅ覆盖的部分氧化多孔硅的相关结果比较,我们认为这个稳定增强的ＰＬ峰起源于氧相关缺陷中心的光学跃迁     

Ge覆盖多孔硅结构的桔绿光发射

使用 5 14 .5 nm Ar+激光检测了 Ge覆盖多孔硅结构的光致发光谱 (PL) ,观察到峰位 2 .2 5 e V,半峰宽约 0 .1e V的一个新的桔绿发光峰 .随着覆盖 Ge薄膜的加厚 ,这个桔绿发光峰的峰位保持不变 ,但发光强度显著下降 .实验和分析结果表明 ,该桔绿发光峰源于多孔硅和嵌于其孔中的 Ge纳米晶粒两者界面中的 Ge相关缺陷     

Ge覆盖多孔硅结构的桔绿光发射

使用514.5nm Ar+激光检测了Ge覆盖多孔硅结构的光致发光谱(PL),观察到峰位2.25eV,半峰宽约0.1eV的一个新的桔绿发光峰.随着覆盖Ge薄膜的加厚,这个桔绿发光峰的峰位保持不变,但发光强度显著下降.实验和分析结果表明,该桔绿发光峰源于多孔硅和嵌于其孔中的Ge纳米晶粒两者界面中的Ge相关缺陷.     

多孔硅PL谱的影响因素分析

通过阳极氧化电化学方法制备了多孔硅,并在室温下对不同条件下制得的多孔硅光致发光谱(PL谱)进行系统的分析.结果表明,随着阳极电流密度、阳极化溶液浓度和时间的增大,多孔硅的PL谱峰将发生"蓝移",并且PL峰强也显著增加,但过大的电流密度、阳极化溶液浓度和时间将导致PL峰强下降.另外,还发现PL谱存在多峰结构,而多孔硅在空气中放置时间的延长将引起其PL的短波峰"蓝移"和强度下降,但对长波峰只引起强度减弱,并不影响其峰位.PL谱的多峰结构可以认为是由于样品中同时存在"树枝"状和"海绵"状两种微观结构所产生的,在这个假设下,用多孔硅氧化后发光中心从硅表面移到二氧化硅层及量子限制模型能够解释上述现象.     

多孔硅PL谱的影响因素分析

通过阳极氧化电化学方法制备了多孔硅,并在室温下对不同条件下制得的多孔硅光致发光谱(PL谱)进行系统的分析.结果表明,随着阳极电流密度、阳极化溶液浓度和时间的增大,多孔硅的PL谱峰将发生"蓝移",并且PL峰强也显著增加,但过大的电流密度、阳极化溶液浓度和时间将导致PL峰强下降.另外,还发现PL谱存在多峰结构,而多孔硅在空气中放置时间的延长将引起其PL的短波峰"蓝移"和强度下降,但对长波峰只引起强度减弱,并不影响其峰位.PL谱的多峰结构可以认为是由于样品中同时存在"树枝"状和"海绵"状两种微观结构所产生的,在这个假设下,用多孔硅氧化后发光中心从硅表面移到二氧化硅层及量子限制模型能够解释上述现象.     

激光加工形成硅基上的氧化低维纳米结构的PL发光

用激光辐照硅样品和硅锗合金样品能够形成多种氧化低维纳米结构,可以用激光与半导体相互作用产生的等离子体波模型来解释这些结构的形成机理.其中,在单晶硅上形成的网孔壁结构有很强的706nm波长的光致发光(PL)峰,在硅锗合金上形成的多孔状结构于波长为725nm处有极强的PL峰,在硅锗合金上形成的条形片状结构分别在波长为760nm和866nm处也有较强的PL峰;这些结构表面都覆盖有氧化硅层,在硅锗合金上的氧化硅层中镶嵌有纳米锗品团簇,并用相应的模型解释了这些氧化低维纳米结构的强光致发光效应.     

激光加工形成硅基上的氧化低维纳米结构的PL发光

用激光辐照硅样品和硅锗合金样品能够形成多种氧化低维纳米结构,可以用激光与半导体相互作用产生的等离子体波模型来解释这些结构的形成机理.其中,在单晶硅上形成的网孔壁结构有很强的706nm波长的光致发光(PL)峰,在硅锗合金上形成的多孔状结构于波长为725nm处有极强的PL峰,在硅锗合金上形成的条形片状结构分别在波长为760nm和866nm处也有较强的PL峰;这些结构表面都覆盖有氧化硅层,在硅锗合金上的氧化硅层中镶嵌有纳米锗品团簇,并用相应的模型解释了这些氧化低维纳米结构的强光致发光效应.     

多孔硅中电子光跃迁过程的研究

用硅-氧化硅复合纳米材料的能带混合模型研究了多孔硅中的各类电子状态。分析了各种状态的能带属性及其量子限制特性，从而解释了实验中观察到的量子限制态和非量子限制态。在有效质量理论框架下计算了不同能级间的光跃迁矩阵元，得出了带内和带间状态间的跃迁选择定则。运用所计算的结果较好地解释了实验中观察到的PL和CL光谱中的量子限制态、非量子限制态、元激发陷阱以及各种不同的谱峰。最后从多孔硅发光特性与半导体材料及杂质、缺陷发光的对比中阐明了这种纳米发光材料的特征。由此笔者提出了研究硅一氧化硅复合纳米材料来开发新的硅基发光材料、器件和集成电路的新途径。     

ZnS薄膜生长温度对ZnS/PS体系结构和发光的影响

用电化学阳极氧化法制备了一定孔隙率的多孔硅(PS,Porous Silicon)样品,然后以PS为衬底用脉冲激光沉积(PLD)的方法在100℃、200℃和300℃下生长ZnS薄膜.X射线衍射(XRD)结果表明,样品都在28.5°附近有一个较强的衍射峰,对应于β-ZnS(111)晶向,说明薄膜沿该方向择优取向生长,但由于衬底PS粗糙的表面结构,衍射峰的半高全宽(FWHM)较大.随着ZnS薄膜生长温度的升高,薄膜的衍射峰强度逐渐增强.扫描电子显微镜(SEM)像显示,随着薄膜生长温度的升高,构成薄膜的纳米晶粒生长变大.室温下的光致发光(PL)谱表明,随着薄膜生长温度的升高,ZnS的发光强度增强而PS的发光强度减弱,把ZnS的蓝绿光与PS的红光叠加,在可见光区450～700 nm形成了一个较宽的光致发光谱带,呈现较强的白光发射.     

热氧化法制备的ZnO薄膜的光致发光特性研究

在空气中利用热氧化方法分别在P型硅、高阻硅、陶瓷以及N型硅衬底上制备了氧化锌(ZnO)薄膜.同时在氧气中、P型硅衬底上氧化制备少量氧化锌薄膜加以比较.氧化时间固定为1 h,氧化温度300℃～800℃.采用X射线衍射(XRD)以及光致发光(PL)光谱研究比较薄膜的结构和PL特性.发现在氧气中氧化样品质量明显好于在空气中氧化的样品.氧气中300℃氧化时有最窄的半高宽和最大的晶粒尺寸.在高阻硅材料衬底上制备的ZnO薄膜表现出较好的紫外发射带,而在陶瓷材料上表现出较好的绿色发射带.而N型材料也是较好的紫外发射材料,P型材料在低温下表现出较好的发光特性.