AlN：Eu薄膜及相关材料的结构和光学特性的研究
发布时间：2021-01-27 04:28
稀土离子掺入AlN形成的新型材料将稀土离子优良的光学、磁学性质与AlN优异的电学性质集于一体,在探测器件、激光器、照明显示器件以及稀磁半导体等众多领域具有光明的应用前景和较高的商业价值,因此成为目前研究的热门材料之一。本文采用HVPE方法在蓝宝石衬底上制备厚度约290 nm的AlN薄膜,随后采用离子注入的手段将Eu、Tm、Pr和Er注入AlN层,制备出一系列稀土离子单掺、双掺以及三掺AlN的样品。采用EDX检测样品的成分,以Raman和XRD为结构表征手段,CL和PL为光学表征手段,主要研究离子注入剂量、退火温度和共掺对样品的结构和光学特性的影响。研究的主要内容和分析结果如下:1.研究了退火温度对AlN:Eu样品的元素成分、结构和光学特性的影响,在EDX谱中,发现退火温度对样品中O元素的含量有较大影响,当退火温度增加时,O元素的含量变少。1040℃的退火能够释放离子注入引入的应力,使得AlN薄膜的晶格损伤得到一定程度的修复。AlN:Eu样品在1000℃下退火时,Eu离子的发光强度最强,超过1000℃,发光强度下降。2.研究了Eu离子注入剂量对AlN:Eu样品的结构和光学特性的影响。结果...
【文章来源】：苏州科技大学江苏省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
氮化铝结构：（a）六方纤锌矿；（b）立方闪锌矿；（c）岩盐矿；（d）四面体结构
苏州科技大学硕士论文 第一章 绪论通常也分别称为点缺陷、线缺陷、面缺陷和体缺陷。虽然线缺陷和面缺陷能够通过优化晶体制备的条件和生长方法来减少，但是点缺陷以及杂质并不能完全避免。缺陷对器件的影响具有双面性，如在纯Si中掺入少量杂质能够增加载流子的的浓度从而改善Si的电导率。在AlN基的发光器件中，因稀土离子的掺入而产生的杂质能够充当能量传递的媒介从而促进对稀土发光离子的激励，而位错缺陷能够捕获电子和空穴导致稀土离子发光猝灭。因此完全抑制材料中的缺陷的做法是不可取的，应视实际应用而定。在某些情况下，需要在材料中加入杂质来增强材料的电学特性[34]。因此，掌握材料中的缺陷和器件的功能能更好地提升器件的使用性能。
生长工艺应用于AlN的生长，但是获得高质量的AlN仍是一项具前已经探索出了多种生长AlN薄膜的方法。最常用的是脉冲激光沉属有机化学气相沉积（MOCVD）[47,48]、物理气相传输（PVT）[延（HVPE）[51]、分子束外延（MBE）[52]和反应磁控溅射（RMS，反应磁控溅射因其成本低、简便、可大规模生产以及在低温下敷层而在工业上得到广泛应用PLD长AlN材料主要经历三个过程[54]：高能光子与靶材之间的相互体膨胀和粒子的沉积成膜。高能的脉冲激光入射到固体靶上，部靶面迅速升温，同时温度向内部扩散，接着靶材开始熔化、蒸发为高温高密度的等离子体。等离子体羽辉在高温膨胀过程中翻身碰离和复合等一系列的反应，随后具有一定动能的粒子飞达衬底，行迁移、扩散、成核、生长，逐渐累积形成薄膜。在此过程中需N的化学剂量比。图1-3所示为PLD法制备AlN膜的示意图。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Producing deep UV-LEDs in high-yield MOVPE by improving AlN crystal quality with sputtered AlN nucleation layer[J]. Zejie Du,Ruifei Duan,Tongbo Wei,Shuo Zhang,Junxi Wang,Xiaoyan Yi,Yiping Zeng,Junxue Ran,Jinmin Li,Boyu Dong. Journal of Semiconductors. 2017(11)
[2]Er3+、Pr3+共掺杂AlN薄膜的发光特性和能量传递机理[J]. 陈飞飞,王晓丹,阳明明,毛红敏. 光子学报. 2017(08)
[3]Pr3+,Tm3+共注入氮化铝薄膜的光谱特性[J]. 阳明明,王晓丹,曾雄辉,郭昀,张纪才,徐科. 人工晶体学报. 2016(05)
[4]宽禁带半导体AlN晶体发展现状及展望[J]. 张伟儒,陈建荣. 新材料产业. 2015(12)
[5]HVPE法生长AlN薄膜材料[J]. 徐永宽,李强,程红娟,殷海丰,于祥潞,杨丹丹,刘金鑫,岳洋,张峰. 微纳电子技术. 2010(02)
[6]稀土金属对铁铬铝电热合金质量的影响[J]. 骆继勋,银耀德,林生昆,赵齐,王俭. 金属学报. 1977(04)
本文编号：3002420
【文章来源】：苏州科技大学江苏省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
氮化铝结构：（a）六方纤锌矿；（b）立方闪锌矿；（c）岩盐矿；（d）四面体结构
苏州科技大学硕士论文 第一章 绪论通常也分别称为点缺陷、线缺陷、面缺陷和体缺陷。虽然线缺陷和面缺陷能够通过优化晶体制备的条件和生长方法来减少，但是点缺陷以及杂质并不能完全避免。缺陷对器件的影响具有双面性，如在纯Si中掺入少量杂质能够增加载流子的的浓度从而改善Si的电导率。在AlN基的发光器件中，因稀土离子的掺入而产生的杂质能够充当能量传递的媒介从而促进对稀土发光离子的激励，而位错缺陷能够捕获电子和空穴导致稀土离子发光猝灭。因此完全抑制材料中的缺陷的做法是不可取的，应视实际应用而定。在某些情况下，需要在材料中加入杂质来增强材料的电学特性[34]。因此，掌握材料中的缺陷和器件的功能能更好地提升器件的使用性能。
生长工艺应用于AlN的生长，但是获得高质量的AlN仍是一项具前已经探索出了多种生长AlN薄膜的方法。最常用的是脉冲激光沉属有机化学气相沉积（MOCVD）[47,48]、物理气相传输（PVT）[延（HVPE）[51]、分子束外延（MBE）[52]和反应磁控溅射（RMS，反应磁控溅射因其成本低、简便、可大规模生产以及在低温下敷层而在工业上得到广泛应用PLD长AlN材料主要经历三个过程[54]：高能光子与靶材之间的相互体膨胀和粒子的沉积成膜。高能的脉冲激光入射到固体靶上，部靶面迅速升温，同时温度向内部扩散，接着靶材开始熔化、蒸发为高温高密度的等离子体。等离子体羽辉在高温膨胀过程中翻身碰离和复合等一系列的反应，随后具有一定动能的粒子飞达衬底，行迁移、扩散、成核、生长，逐渐累积形成薄膜。在此过程中需N的化学剂量比。图1-3所示为PLD法制备AlN膜的示意图。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Producing deep UV-LEDs in high-yield MOVPE by improving AlN crystal quality with sputtered AlN nucleation layer[J]. Zejie Du,Ruifei Duan,Tongbo Wei,Shuo Zhang,Junxi Wang,Xiaoyan Yi,Yiping Zeng,Junxue Ran,Jinmin Li,Boyu Dong. Journal of Semiconductors. 2017(11)
[2]Er3+、Pr3+共掺杂AlN薄膜的发光特性和能量传递机理[J]. 陈飞飞,王晓丹,阳明明,毛红敏. 光子学报. 2017(08)
[3]Pr3+,Tm3+共注入氮化铝薄膜的光谱特性[J]. 阳明明,王晓丹,曾雄辉,郭昀,张纪才,徐科. 人工晶体学报. 2016(05)
[4]宽禁带半导体AlN晶体发展现状及展望[J]. 张伟儒,陈建荣. 新材料产业. 2015(12)
[5]HVPE法生长AlN薄膜材料[J]. 徐永宽,李强,程红娟,殷海丰,于祥潞,杨丹丹,刘金鑫,岳洋,张峰. 微纳电子技术. 2010(02)
[6]稀土金属对铁铬铝电热合金质量的影响[J]. 骆继勋,银耀德,林生昆,赵齐,王俭. 金属学报. 1977(04)
本文编号：3002420
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