a-Si:H/SiO2多层膜晶化过程中的发光机理

采用在等离子体增强化学气相沉积(PECVD)系统中淀积a-Si:H薄膜结合原位等离子体氧化的技术,制备了一系列不同a-Si:H子层厚度的a-Si:H/SiO2多层膜.通过对其进行三步热处理:脱氢、快速热退火及准静态退火,使a-Si:H/SiO2多层膜中a-Si:H层发生非晶态到晶态的相变,获得尺寸可控的纳米硅nc-Si/SiO2多层膜.结合Raman谱,FTIR谱和TEM测试,对退火过程中多层膜的光致发光性质进行跟踪研究,分析了a-Si:H/SiO2多层膜在各个热处理阶段发光机理的演变,讨论了a-Si:H/SiO2多层膜晶化为nc-Si/SiO2多层膜过程中,发光机制与微结构之间的相互联系.     

Ar~+激光结晶非晶硅膜电学性质研究

本文使用TEM分析、X射线衍射以及电导和霍耳效应联合测量等手段研究了Ar~+激光结晶a-Si:H膜的结构和电学性质.结果表明a-Si:H液相激光结晶膜(LP-LCR)的平均晶粒尺寸达数十微米,呈<111>择优取向,室温电导率为1.5(Ω·cm)~(-1),电子霍耳迁移率达36cm~2V~(-1)s~(-1),是一种有应用前景的薄膜.     

激光干涉结晶法制备三维有序分布的nc-Si阵列

利用准分子激光干涉结晶法使a Si∶H/a SiNx∶H多层膜中的超薄a Si∶H层定域晶化 ,成功地制备出三维有序分布的nc Si阵列。原子力显微镜 (AFM )、微区拉曼 (micro Raman)光谱及剖面透射电子显微镜 (X TEM)的分析结果揭示在晶化薄膜中已形成平均尺寸约为 3 6nm ,横向周期 2 μm ,纵向周期与a Si∶H/a SiNx∶H多层膜周期 (14nm)相等的nc Si阵列。     

掺氧氮化硅发光二极管的发光特性研究

采用等离子体增强化学气相沉积方法低温制备非晶氮化硅薄膜,在低温下以氧气为气源,等离子体氧化非晶氮化硅薄膜,以这层薄作为有源层制备电致发光器件。实验结果表明以此方法制备的器件在正向偏置电压下可观测到强烈的黄绿光,发光峰位于540 nm,而且电致发光开启电压低,仅为6 V,功耗小。光致发光谱和电致发光谱测量表明发光来自同一种发光中心,即与Si-O相关的发光中心。     

准周期a-Si:H/a-SiN_x:H超晶格研究中的新结果(英文)

We are the first to report the realization of quasiperiodic amorphous semiconductor superlattices composed of alternating layers of a-Si:H and a-SiNx:H to form a Fibonacci sequence in which the ratio of incommensurate periods is equal to the golden mean T=(1+5~(1/2))/2. In the present work new results of low-angle X-ray diffraction pattern with Lf = τLa + Lb= 148A are well consistent with a numerical calculation using formula Km,n = 2τLf-1 (mτ +n), which further demonstrate the peculiarities of quasiperiodicity. From electrical measurements done along the film plane, the feature of temperature dependence of σd suggests that there are two transport pathes at different temperature region. We tentatively explain this phenomenon in terms of the different space charge density and mobility edge in two distinct building blocks A and B of quasiperiodic a-Si:H/a-SiNx:H super-lattices.     

Z扫描法研究nc-Si/SiN_x多量子阱材料非线性光学特性

采用射频磁控反应溅射技术与热退火处理制备了nc-Si/SiN_x多量子阱材料.对样品进行了小角度XRD、Raman光谱、吸收光谱测试,研究了其结构和光学性质.采用皮秒脉冲激光单光束Z-扫描技术研究了样品在非共振吸收区的三阶非线性光学特性.实验结果表明,其非线性折射率为负值,非线性吸收属于双光子吸收.由实验数据计算得材料三阶非线性极化率为7.50×10~(-8)esu,该值比体硅材料的三阶非线性极化率大4个数量级.对材料光学非线性产生的机理进行了探讨,认为材料的非线性极化率的增加来源于材料量子限制效应增强.

Abstract：

The nc-Si/SiN_x multi-quantum well (MQW)was prepared by RF magnetron sputtering technique and thermal annealing. The sample was tested by low-angle XRD, Raman spectrometry and absorption spectrometry, and its structure and optical properties were studyed. Nonlinear optical properties of nc-Si/SiN_x MQW were probed by a Z-Scan Technique. The experimental results show that the nonlinear refractive index of the sample is a negative value and the nonlinear absorption is two-photon absorption. After calculating, it is obtained that X~((3)) of the sample is 7.50 10~(-8)esu, the value of nc-Si/SiN_x MQW is 4 orders of magnitude higher than that of bulk Silicon. The nonlinear mechanism of the material was discussed. The enhancement of nonlinear refractive index is mainly attributed to the enhancement of quantum confinement.     

纳米硅量子点/氮化硅三明治结构的电致发光

采用等离子体化学气相沉积技术制备了两种不同非晶硅层厚度的氮化硅/氢化非晶硅/氮化硅三明治结构,研究了不同能量激光退火对薄膜晶化的影响。通过拉曼分析,发现在激光能量为320mJ时,样品开始晶化,随着能量的提高晶化程度增加,在340mJ时达到最大。根据拉曼晶化峰的偏移,计算得出硅量子点尺寸为2.8nm和4.7nm,表明三明治结构对形成的硅量子点的尺寸具有限制作用。设计并制备了基于该结构的电致发光器件,在偏压大于10V时,在室温下可观测到电致发光。发现不同激光能量下晶化后的样品的电致发光强度不同,发光峰位在680nm和720nm附近。分析表明电致发光来源可以归结为电子空穴对在硅量子点中的辐射复合发光。     

氢化非晶硅pin二极管型光寻址空间光调制器的研制

报道了用氢化非晶硅（α－Ｓｉ：Ｈ）ｐｉｎ二极管作光敏层，扭曲向列型液晶（ＴＮＬＣ）作电光调制层的光寻址空间光调制器（ＯＡＳＬＭ）的设计、制作与性能测试．结果表明制得的（ＯＡＳＬＭ）分辨率大于２０ｌｐ／ｍｍ；在３００ｌｕｘ白光写入时对比度高于２５：１；白光写入灵敏度约３ｌｕｘ。     

Triode PECVD氢稀释制备的nc-Si:H薄膜的新结果

采用三极管型等离子体增强化学汽相淀积（TriodePECVD）系统，适当选取硅烷（SiH4）和氢气（H2）流量比制备纳米硅（nc-Si：H）薄膜．保持栅极偏压为－100V，改变SiH4、H2流量比可以得到薄膜从非晶硅（a－Si：H）到nc－Si：H的结构转变，其氢气流量比例[H2]／（[H2]＋[SiH4]）的阈值为93．3％．随着流量比进一步增大，晶化比例从12％增大至50％，但晶粒尺寸基本保持不变，nc－Si晶粒的平均尺寸约2．5nm，这是不同于常规二极管PECVD、氢稀释制备的nc－Si：H薄膜的新结果，并从实验上验证了电导率和电子迁移率的渗流现象．     

不同尺寸CdTe纳米晶体的共振能量迁移过程的荧光光谱

用两种不同尺寸的CdTe纳米晶体与明胶溶液生长出均匀稳定的CdTe纳米晶体-明胶复合薄膜.研究了这种复合体系中两种尺寸的CdTe纳米晶体之间的共振能量迁移过程.荧光光谱显示:当复合薄膜中两种尺寸的纳米晶体之间的距离逐渐靠近时,较小尺寸的CdTe纳米晶体荧光峰强度逐步减弱,而较大尺寸的纳米晶体的荧光峰强度逐渐加强.荧光光谱的变化来源于大小尺寸纳米晶体之间的荧光共振能量迁移.小尺寸的纳米晶体作为施主,它的荧光光谱与大尺寸的纳米晶体(作为受主)的光吸收谱完全重叠,因而当施主和受主距离逐渐靠近时(明胶浓度逐渐降低时),施主将会把吸收光子得到的能量直接地共振传输给受主.从光谱分析可以得到荧光淬灭效率随颗粒间距的变化关系图,这种关系图可以被用来快速简捷地估计发光纳米晶体之间的距离,从而为它们在化学和生物领域的应用提供了广阔的前景.