掺杂碳氧化硅薄膜的制备与发光特性研究

发布时间：2017-12-08 09:17

  本文关键词：掺杂碳氧化硅薄膜的制备与发光特性研究

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【摘要】：光电子集成技术的不断发展,使硅基发光材料成为广泛关注的焦点。近几十年来,各国学者对硅基发光材料和相关器件进行了研究。研究主要集中在如多孔硅,Si-SiO_x,Si-SiN_x,Si-SiO_xN_y等低维纳米结构材料上。但是,这些材料在实现较高发光效率方面存在不同程度的不足,限制着硅基发光材料的应用。近年来,SiO_xC_y因具有较强白光发射特性引起了各国学者的广泛关注。SiO_xC_y是一种理想的稀土离子掺杂的母体材料,而且SiO_xC_y能很好地控制硅基薄膜中载流子的注入。因此SiO_xC_y在硅基光电集成领域是一种具有应用价值的光源材料。本文主要对掺杂(碳,氮,氧和稀土离子)硅基薄膜的制备与发光特性进行了研究,研究内容如下:(一)利用甚高频-等离子体增强化学气相沉积(VHF-PECVD)技术,以硅烷(SiH_4),甲烷(CH_4),氧气(O_2)和氨气(NH_3)等前驱体在为反应气体,沉积通过调控氨气流量制备若干氮掺杂SiO_xC_y薄膜。分析薄膜的光致发光光谱,FTIR光谱以及XPS的测量结果,发现通过调控Si O_xC_y薄膜中的氮含量,薄膜中缺陷发光中心会发生变化,并能够实现较强的白光发射。利用等离子体增强化学气相沉积系统制备了碳掺杂氮氧化硅膜,其中以硅烷(SiH_4),甲烷(CH_4),氧气(O_2)和氨气(NH_3)作为前驱体。通过调节甲烷流量,制备了不同碳含量的SiO_xN_y薄膜。分析光致发光光谱和激发光谱结果发现,通过调控薄膜中的碳含量,发光法强度的增强,且发光强度与碳含量的增加具有相同趋势。(二)利用磁控溅射系统制备铕离子掺杂Si O_xC_y薄膜。分析发现铕掺杂SiO_xC_y薄膜的光致发光光谱中具有明显的蓝光发光峰和红光发光峰组成。通过改变溅射功率实现对SiO_xC_y薄膜中铕离子的含量调节,可以实现对发光强度的调节。分析光致发光图可以发现,随溅射功率的增强蓝光发光峰逐渐减弱,而红光发光峰逐渐增强。通过对实验数据进行分析,发现红光增强主要原因是存在从主体材料的缺陷态到Eu~(3+)离子的能量转移。
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O484

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1 邹重基,邹元q，

本文编号：1265853