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.     

多孔硅的氢化、氧化与光致发光

对于刚阳极氧化完的，阳极氧化后紧接着在Ｈ２Ｏ２中光照处理的及长期存放（１０个月）的三种多孔硅样品进行了持续激光照射，不断监视它们的光致发光（ＰＬ）与富利埃变换红外（ＦＴＩＲ）吸收光谱，并在最后对它们作了Ｘ射线光电子能谱（ＸＰＳ）测量，以确定它们所含氧化硅的情况．得出如下几条结论：（１）氢对多孔硅表面的钝化是不稳定的．（２）Ｓｉ—Ｈ键不是发光所必须的．（３）氧对多孔硅表面的钝化是稳定的，纳米硅周围氧化层的存在及其特性对于稳定的多孔硅可见光发射是至关重要的．对激光照射下多孔硅发光的退化提出了新的解释．     

用高分辨电子能量损失谱和紫外光电子谱研究多孔硅的电子结构

本文首次使用分辨电子能量损失谱（ＨＲＥＥＬＳ）和紫外光电子能谱（ＵＰＳ）研究新腐蚀的多孔硅样品（ＰＳ）的电子结构．实验结果发现，从ＨＲＥＥＬＳ谱中能量损失阈值测得的多孔硅的能隙最可几值移到２．９ｅＶ左右，与文献报道的光激发谱（ＰＬＥ）的结果相近．ＵＰＳ结果发现多孔硅费米能级到价带顶的距离不同于单晶硅，结合ＨＲＥＥＬＳ和ＵＰＳ结果可以初步得出多孔硅与硅界面的能带排列．     

多孔硅的光致发光谱

本文介绍了用电化学腐蚀的阳极氧化工艺，在硅衬底上制备多孔硅（ＰＳ）薄膜，实验测定了多孔硅薄膜的光致发光谱（ＰＬ），发现光致发光谱峰值波长随阳极氧化时间、ＨＦ浸泡时间或置于空气中自然氧化时间增加而向短方向移动（“蓝移”）．文章用量子限制效应（ＱＣＥ）理论解释了上述实验结果，并提出了在多孔硅发光机制中还存在表面态及实物质在发光中的作用。     

多孔硅的微结构和喇曼光谱

多孔硅（ＰｏｒｏｕｓＳｉｌｉｃｏｎ）是晶体硅于氢氟酸溶液中在硅衬底上形成的多孔态的硅材料。ＰＳ可见光区的强烈光辐射使其成为世界范围的研究焦点。本文用电化学方法制得了ＰＳ结构，扫描电子显微镜（ＳＥＭ）的结果表明ＰＳ是一个硅的毫微结构量子线的网络，光致发光（ＰＬ）谱表明ＰＳ发可见红光，而喇曼光谱显示一个在５１６ｃｍ（－１）附近的非对称峰，说明ＰＳ是一种新型的硅材料。     

多孔硅的形成与光致发光谱

介绍了用阳极氧化腐蚀形成多孔硅的工艺，并分析了它的微结构，实验测定了多孔硅光致发光谱（ＰＬ），由ＰＬ谱的峰值位于可见光区，不同于Ｓｉ的带隙能量；用纳米量子限制效应（Ｑ－ＣＥ），解释了多孔硅中进入量子线中电子和空穴能量增量为ΔＥｃ和ΔＥｖ，于是多了孔硅有效带宽成为Ｅ＝Ｅ。＋ΔＥ。而Ｅ。是Ｓｉ的带宽为ｌ．０８ｅＶ，ΔＥｃ和上ΔＥｖ分别为ｈ２／４ｍｅｑ２和ｈ２／４ｍｈｑ２，由此计算与实验结果一致。     

关于多孔硅发光的研究进展

关于多孔硅发光的研究进展ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓｉｎＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔＰｏｒｏｕｓＳｉＫ．Ｈ．Ｊｕｎｇ等曾有研究表明，多孔硅层（ＰＳＬ）在４．２Ｋ的温度下具有可见的光致发光（ＰＬ）特性。近期对ＰＳＬ的观察表明在室温下也有一定强度的ＰＬ现象，这一特...     

一种简便有效的多孔硅后处理新方法

本文报道了一种简便有效的多孔硅（ＰＳ）后处理新方法，即在（ＮＨ４）２Ｓ／Ｃ２Ｈ５ＯＨ溶液中浸泡ＰＳ，并用紫外光辐照激发．后处理ＰＳ的光致发光（ＰＬ）强度约为未经处理的５倍；样品处理后的ＰＬ峰值９０ｍｉｎ内随激光连续激发时，在大气中呈现先指数衰减后线性增长，在真空（约１Ｐａ）中却呈现一直衰减到一个稳定值的新特点．通过样品的傅里叶变换红外吸收（ＦＴＩＲ）谱的测试与分析，表明后处理在样品表面产生了ＳｉＨ（Ｏ３）、Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ和Ｓｉ３Ｎ４三种提高ＰＳ的ＰＬ强度和稳定性的优质钝化膜     

多孔硅发光的物理机制——纳米量子限制效应及表面态在发光中的作用

采用阳极氧化腐蚀的方法制备了多孔硅（ＰＳ），这种ＰＳ的微结构为纳米量级的，并具有光致发光特性，这无疑将对全硅光电子学的发展具有很大意义。根据大量实验与理论分析，提出了这种ＰＳ发光的物理机制：纳米量子限制效应和表面态及其物质在发光中的作用，从量子力学的薛定锷方程出发，用沟道势阱的近似模型，推导得到进入量子线的电子和空穴的能量势垒，ＰＳ的有效带宽Ｅ＝Ｅ＿０＋ΔＥ，对于Ｓｉ（Ｅ＿０＝１．１２ｅｖ）。完美地解释了目前在ＰＳ研究中的ＰＬ谱的篮移现象。     

金属/多孔硅结构的光伏吸收模型研究

９０年代,发现一定成份和结构的多孔硅可以在可见光区发光,该项工作在国际上产生很大影响．为解释其发光机制,先后提出量子限制模型、发光中心模型、硅氧稀发光、Ｓｉ－Ｈ健或多硅烷发光、氢化非晶硅发光和表面态模型．近两年来,又发现金属／多孔硅（Ｍ／Ｐ）结构有较好的光伏吸收特性,我们的工作是研究其光伏吸收机理,提出相应的Ｍ／ＰＳＣｈｏｔｔｋｙ结中原子团演新模型,较好地解释了其实验结果．实验结果给出,Ｓｃｈｏｔｔｋｙ结采用Ａｎ膜与多孔硅结构的光伏吸收峰在６５０ｕｒｎ波长处,而采用ＡＩ膜与多孔硅结构的光伏吸收峰…     

利用P-MBE在Si(111)衬底上生长氧化锌薄膜及其光学性质的研究

在Si(111)衬底上利用等离子体辅助分子束外延(P-MBE)生长氧化锌(ZnO)薄膜,研究了在不同衬底生长温度下(350～750℃)制备的ZnO薄膜的结构和光学性质．随着衬底温度的升高,样品的X射线及光致发光的半高宽度都是先变小后变大,衬底温度为550℃样品的结构及光学性质都比较好,这表明550℃为在Si(111)衬底上生长ZnO薄膜的最佳衬底温度;同时,我们还通过550℃样品的变温光致发光谱(81～300K)研究了ZnO薄膜室温紫外发光峰的来源,证明其来源于自由激子发射．     

Photoluminescence enhancement induced by near surface Si doping wires in GaAs

We investigated the influence of the wire-like Si dopant incorporation on the photoluminescence (PL) properties of samples with a thin GaAs cap layer. The near band gap PL has been found to be dominated by exciton recombination in the 10 nm cap layers. For samples grown on vicinal GaAs(001) surfaces under conditions favourable for the wire-like Si incorporation, a considerable enhancement of the exciton PL intensity as well as of the PL decay time has been found.     

梯度Si_(1-c)Ge_c混晶太阳电池长波光谱响应及其短路电流的理论计算与分析

提出了一种新型 Si/Si1- c Gec太阳电池结构 .对长波波段的响应区域—Si基区 Si1- c Gec梯度区光生少子分布进行了求解 .根据电流连续性原理计算了光谱响应 SR,讨论了电池结构和梯度区最大锗浓度 c对光生电流 JI的影响 .结果表明 :在一定条件下梯度区的引入使得 SR明显提高 ,但 c和梯度区厚度同时增加 ,窄能隙的复合效应显现出来 .电池结构对器件性能的影响更为显著 .当梯度区厚度 L2 远小于基区厚度 L1时 ,复合及电场的抽运使得 SR低于相同厚度 Si基区之值 .     

硅、锗和氩离子注入富硅二氧化硅的电致发光

将Si、Ge和Ar三种离子注入到磁控溅射制备的富硅二氧化硅和热生长的二氧化硅中,在N2气氛中,作550、650、750、850、950和1050℃退火后,进行电致发光研究.对比样品为退火条件相同的未经注入的上述两种二氧化硅.对于离子注入情况,只观察到Au/1050℃退火的离子注入的富硅二氧化硅/p-Si的电致发光.低于1050℃退火的离子注入富硅二氧化硅和上述各种温度下退火的热生长二氧化硅,无论离子注入与否,都未观察到电致发光.Au/未注入富硅二氧化硅/p-Si的电致发光光谱在1.8eV处出现主峰,在2.4eV处还有一肩峰.在Au/Si注入富硅二氧化硅/p-Si的电致发光谱中,上述两峰的     

金属有机物化学气相沉积GaAs／Si外延层中1.13eV发光带特性研究

用不同温度和激发强度下的近红外光致发光研究了金属有机物化学气相沉积方法在Ｓｉ衬底上生长的ＧａＡｓ外延层中的１．１３ｅＶ发光带的发光特性，表明此发光带为施主－受主对复合发光．根据１．１３ｅＶ发光带的峰值能量和发光强度随温度和激发强度的变化关系，确定施主和受主的束缚能分别为５和２９５ｍｅＶ，并证实ＧａＡｓ／Ｓｉ外延层中的１．１３ｅＶ发光为硅施主－镓空位受主对的复合发光．     

α-SiO_xN_y薄膜中分立能级的光发射

采用 PECVD法制备了 α- Si Ox Ny 薄膜 ,观察到两组分立能级的强荧光发射 ,一组位于紫外光波段 ,由三个可分辨的发射峰组成 ,波长分别为 330、340和 345nm;另一组位于红光波段 ,由两个发射峰组成 ,波长分别为 735nm和 745nm.发射峰依赖于薄膜中氧和氮的同时存在 ,其强度首先随薄膜中其含量的增加而增强 ,达到饱和值后 ,随着其含量的进一步增加而下降 .这表明发射峰可能起源于 O- Si- N结合而形成的发光中心 .     

富Si的SiN薄膜光致发光及电致发光研究

采用等离子体化学气相沉积法(PECVD)制备了三种不同化学计量比的富Si的SiN薄膜,并对其光致发光及电致发光性能进行了研究.研究发现,随着Si含量的增加,薄膜的光致发光峰位从460 nm红移到610 nm,且半高宽不断增加;而薄膜的电致发光峰位并没有随着Si含量的改变而变化,始终处于600 nm附近,这主要是由于富Si的SiN薄膜的光致发光与电致发光的机理是不同的.光致发光来源于SiN薄膜缺陷态能级之间辐射复合,而电致发光则是由注入的裁流子先迟豫到较低的缺陷态能级,然后经过辐射复合而得到.     

富硅量不同的富硅氮化硅薄膜的光致发光研究

采用等离子体增强化学气相沉积方法(PECVD)，在低衬底温度下制备了系列富硅量不同的富硅氮化硅薄膜。且所有样品分别经过不同温度的退火。通过X射线光电子能谱(XPS)的测试证实了薄膜中硅团簇的存在。对不同富硅量的氮化硅薄膜做了红外和光致发光的比较研究。由不同富硅量薄膜中硅团簇的尺寸变化对发光峰的影响。得出了发光来源于包埋于氮化硅薄膜中由于量子限制效应而使带隙增大了的硅团簇。     

Photoluminescence from cadmium sulfide nanoclusters formed in the matrix of a Langmuir-Blodgett film

Photoluminescence (PL) from CdS nanoclusters formed in the matrix of a Langmuir-Blodgett film and from the same clusters with the matrix removed has been studied. The PL spectrum of clusters in the matrix has the form of a broad band (full width at half-maximum (FWHM) ～ 0.6 eV) peaked at 2.4 eV. After removing the matrix with hexane, the PL spectrum consists of a high-energy band at 2.9 eV (FWHM ～ 0.2 eV) and two low-energy bands at 2.4 and 2.0 eV (FWHM ～ 0.5 eV). The high-energy band is attributed to exciton recombination in the nanoclusters, and the bands at 2.4 and 2.0 eV, to recombination via levels related to defects in the bulk of the matrix and at the nanocluster-matrix interface, respectively.     

Optical properties of structures with ultradense arrays of Ge QDs in an Si matrix

The structural and optical properties of ultrathin Ge insertions in an Si matrix were studied. Transmission electron microscopy revealed the spontaneous formation of arrays of disk-shaped quantum dots (QDs) with a small lateral size (3–10 nm) at a nominal Ge insertion thicknesses, from submonolayer to nearly critical, for the transition to 3D growth by the Stranski-Krastanow mechanism. Optical study revealed type-I band alignment in these structures, which results from the strong contribution of the electron-hole Coulomb interaction overpowering the repulsion potential for an electron existing in the Ge conduction band. The small lateral size of QDs lifts the selection rule prohibiting indirect recombination in the inverse k space. At the same time, the high surface density of QDs (10¹²–10¹³ cm^?2) and the possibility of their stacking with the use of ultrathin Si spacers allows the obtainment of an ultrahigh volume density of QDs (up to 10¹⁹ cm^?3), which is necessary to achieve stimulated emission in Si. A sample with stacked QDs formed by 0.7-nm-thick Ge insertions exhibited a superlinear increase of the photoluminescence (PL) intensity, accompanied by narrowing of the PL line. The doping of Ge-Si structures with donors allows for a drastic increase in the PL intensity at high temperatures, which prevents depletion of the active region in weakly localized electrons.