納米硅發(fā)光二極管的研究.pdf

1、目前納米硅基發(fā)光材料的研究已經(jīng)成為了世界關注的熱門領域，對其進行深入的研究不僅對目前微電子產(chǎn)業(yè)有著深遠的影響，更對未來實現(xiàn)光互連的建立，光量子計算機的實現(xiàn)有著重大的意義。
　　對于硅基發(fā)光材料的制備手段也是多種多樣，而本實驗小組所采用的是脈沖激光刻蝕（PLE）與脈沖激光沉積（PLD）復合制備加工的系統(tǒng)，制備納米硅量子點、量子線以及納米薄膜。利用等離子體激光刻蝕（PLE）方式，將靶材的表面的原子轟擊出來，在加高壓電伏產(chǎn)生等離子體，利

2、用脈沖激光沉積（PLD）方式利用電場將等離子體沉積在基底上。同時在納米硅中進行氣體或者固體摻雜，氣體采用不同的氛圍下制備，利用高壓產(chǎn)生等離子體，在電場的作用下沉積在基底上，使電離的氣體等離子體與靶材材料同時參雜在基底表面，破壞了表面的周期性結構；固體摻雜利用脈沖激光直接作用在靶材上利用高溫高壓環(huán)境所產(chǎn)生的等離子體沉積在基底上。利用摻雜或者納米結構會對硅的能帶產(chǎn)生影響，通過量子限制效應以及彎曲表面效應對其能帶進行調(diào)控，使原來的間接帶隙轉變

3、為準直接帶隙結構大大的提高了發(fā)光效率。
　　不同的氣體氛圍或不同的摻雜條件，對其帶隙中引入局域態(tài)的位置會產(chǎn)生影響，從而會影響其發(fā)光的波長。對于摻雜的氣體的種類、濃度以及摻雜的比例的微小調(diào)控也會影響局域態(tài)的位置，因此，對氣體氛圍精細的調(diào)控可以轉化為對局域態(tài)的調(diào)控，從而對發(fā)光波長的調(diào)控，這對于納米硅發(fā)光的研究有重要的意義和廣泛的應用前景。
　　除了不同的氣體氛圍，氣體壓強也會對發(fā)光波長造成影響，溫度也是影響納米硅激活的重要因素之

4、一。在溫度較高的時候，光致發(fā)光光譜中峰值的強度會有所下降，并且峰值會有紅移現(xiàn)象產(chǎn)生。在較低溫度時，硅量子點上在導帶上的電子被捕獲到帶隙中的局域態(tài)上，接近導帶的局域態(tài)上的電子和接近價帶的局域態(tài)上的空穴可以形成粒子的反轉狀態(tài)，這樣可以導致光致發(fā)光的增強，甚至受激輻射。但是在較高溫度下，越來越多的聲子使電子從局域態(tài)激發(fā)到導帶上。激發(fā)的電子與在價帶上的空穴相結合形成了微弱的藍移PL光譜。因此，在較高溫度下可以破壞局域態(tài)發(fā)光。
　　對于納米