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(guān)注的熱門領(lǐng)域，對(duì)其進(jìn)行深入的研究不僅對(duì)目前微電子產(chǎn)業(yè)有著深遠(yuǎn)的影響，更對(duì)未來(lái)實(shí)現(xiàn)光互連的建立，光量子計(jì)算機(jī)的實(shí)現(xiàn)有著重大的意義。
　　對(duì)于硅基發(fā)光材料的制備手段也是多種多樣，而本實(shí)驗(yàn)小組所采用的是脈沖激光刻蝕（PLE）與脈沖激光沉積（PLD）復(fù)合制備加工的系統(tǒng)，制備納米硅量子點(diǎn)、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(lái)，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(chǎng)將等離子體沉積在基底上。同時(shí)在納米硅中進(jìn)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(chǎng)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(shí)參雜在基底表面，破壞了表面的周期性結(jié)構(gòu)；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(jié)構(gòu)會(huì)對(duì)硅的能帶產(chǎn)生影響，通過(guò)量子限制效應(yīng)以及彎曲表面效應(yīng)對(duì)其能帶進(jìn)行調(diào)控，使原來(lái)的間接帶隙轉(zhuǎn)變

3、為準(zhǔn)直接帶隙結(jié)構(gòu)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(duì)其帶隙中引入局域態(tài)的位置會(huì)產(chǎn)生影響，從而會(huì)影響其發(fā)光的波長(zhǎng)。對(duì)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(huì)影響局域態(tài)的位置，因此，對(duì)氣體氛圍精細(xì)的調(diào)控可以轉(zhuǎn)化為對(duì)局域態(tài)的調(diào)控，從而對(duì)發(fā)光波長(zhǎng)的調(diào)控，這對(duì)于納米硅發(fā)光的研究有重要的意義和廣泛的應(yīng)用前景。
　　除了不同的氣體氛圍，氣體壓強(qiáng)也會(huì)對(duì)發(fā)光波長(zhǎng)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(shí)候，光致發(fā)光光譜中峰值的強(qiáng)度會(huì)有所下降，并且峰值會(huì)有紅移現(xiàn)象產(chǎn)生。在較低溫度時(shí)，硅量子點(diǎn)上在導(dǎo)帶上的電子被捕獲到帶隙中的局域態(tài)上，接近導(dǎo)帶的局域態(tài)上的電子和接近價(jià)帶的局域態(tài)上的空穴可以形成粒子的反轉(zhuǎn)狀態(tài)，這樣可以導(dǎo)致光致發(fā)光的增強(qiáng)，甚至受激輻射。但是在較高溫度下，越來(lái)越多的聲子使電子從局域態(tài)激發(fā)到導(dǎo)帶上。激發(fā)的電子與在價(jià)帶上的空穴相結(jié)合形成了微弱的藍(lán)移PL光譜。因此，在較高溫度下可以破壞局域態(tài)發(fā)光。
　　對(duì)于納米