离子注入法制备硅基发光材料的研究

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1、独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人或集体已经发表或撰写过的研究成果，对本文的研究做出贡献的集体和个人均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：芝蹇日论文使用和授权说明期：一塑!茎：《：墨本人完全了解云南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文和论文电子版；允许论文被查阅或借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。

2、(保密的论文在解密后应遵循此规定)研究生躲立鑫新繇蓝寥期：兰丛；．』』本人及导师同意将学位论文提交至清华大学“中国学术期刊(光盘版)电子杂志社”进行电子和网络出版，并编入CNⅪ系列数据库，传播本学位论文的全部或部分内容，同意按《中国优秀博硕士学位论文全文数据库出版章程》规定享受相关权益。研究生签名：——导师签名：日期：云南大学硕士学位论文摘要一～一自从Canham等人研制出在室温下具有较强光发射的多孔硅后，对硅基材料进行改性引起了人们的极大兴趣。其中，离子注入作为一种对硅基材料改性的有效手段已经获得遍布红

3、光到紫外光区域的光致发光，因此对其发光机理和发光效率的研究对实现硅基光电子的集成有着不可忽视的作用和重要的价值。本文围绕着掺杂C+和Si+的硅基材料的荧光特性进行研究。结合离子注入技术和快速退火工艺制备出了含纳米晶的硅基材料，研究了退火温度和掺杂剂量对材料微结构和发光特性的影响，获得了硅基材料的红光及紫外光致发光。论文的主要工作如下：1．采用离子注入技术将C+注入到Si02层中，研究了不同退火温度和退火时间对SiC纳米晶颗粒大小的影响和红移现象产生的原因，并对各个紫外发光峰的起源进行了讨论。研究发现，经8

4、00℃退火的样品中形成了SiC纳米晶，纳米晶的尺寸随着退火温度的升高而增大。2．601和3．249eV处的光发射可能来源于SiC纳米晶，2．857、3．085和3．513eV的发光峰归因于纳米晶与Si02界面处的复合发光而3．751eV处的PL峰起源于氧空位缺陷。2．采用离子注入技术将si+注入到Si02层中。研究了不同退火温度和退火时间对Si纳米晶颗粒大小的影响，并对各个紫外发光峰的起源进行了讨论。实验结果表明：Si+的注入使部分Si占据了原来O的位置形成了SiOx。2．88和3．42eV处的PL峰，可

5、能是由镶嵌在Si02中的硅纳米晶所引起的。硅纳米晶可能是3．30eV处发光峰的起因。而3．74eV的PL发光峰的起源可能是材料中的氧空位缺陷。3．采用离子注入法制备出了硅纳米晶，研究了不同退火温度对样品光致发光的影响并对发光峰的起源及红移的原因进行了讨论。在经过800℃及以上高温退火5分钟的样品中形成了包裹在氧化层中的纳米硅晶。关键词：光致发光；纳米晶；离子注入；退火；AbstractSincethediscoveryofphotoluminescencefromporoussiliconbyCanham

6、in1990，themodifiedsiliconbasedmaterialsarousedpeople’Sgreatinterest．Oneoftheeffectivewaysisionimplantation．Byusingionimplantation,thephotoluminescencerangedfromredtoultraviolethavebeenobserved．Therefore，toimprovethelightemissionefficiencyofsiliconbasedmat

7、erialsandfindamethodtoovercomeitsopticalefficiencylimits，afurtherstudyisneeded．Inthiswork，thenanocrystalembeddedinsilicaoxideandsiliconwerefabricatedbyionimplantationandthesubsequentrapidthermalannealing．Themechanismofthephotoluminescencefromsiliconbasedm

8、aterialsdopedwithC+andSi+havebeendiscussed．Themainconclusionofthisworklistsasfollowing：1．SilicawaferswereimplantedwithC+byusingionimplantation．TheredshiftsofPLpeakandsizeofnanocrystalschangingwithdifferentannealingc