半导体siolt2gt纳米颗粒镶嵌薄膜结构与光学性能

《半导体siolt2gt纳米颗粒镶嵌薄膜结构与光学性能》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、半导体／Si02纳米颗粒镶嵌薄膜结构与光学性能摘要利用射频磁控溅射与后续热处理技术，通过优化工艺参数，在Si晶片上制各出了镶嵌在介质Si02中的GaP纳米颗粒。通过XRD、SEM、EDS等测试手段分析了GaP／Si02薄膜的表面形貌以及晶体结构。结果表明，薄膜中形成了GaP纳米颗粒。Raman光谱分析表明，GaP的横光学声子模(TO)与纵光学声子模(LO)均发生了红移和宽化，峰形变得不对称，其中TO模的红移量约为8．8cm"1。认为这是小尺寸效应和应力的综合结果。并运用残余应力、声子限域效应和表面界面效应对Raman峰的红移和宽化现象进行

2、解释。用量子限制一发光中心(QC．LCs)模型解释了光致发光光谱(PL)中的2．84eV～2．54eV的蓝光波段发射。3．1eV紫光应该由Si02基质中与镓离子相关缺陷发光中心发光或镓氧化物缺陷中心发光。综合Ge／Si02、InP／Si02、GaP／Si02镶嵌薄膜的结构及Raman散射信息，从宏观上描述了Si衬底上的半导体／Si02薄膜结构，并对薄膜中镶嵌式半导体纳米颗粒的生长机制进行了探讨，提出了生长抑制机制，认为量子点的生长受应力场与介质势垒的约束。从晶体结构出发讨论了薄膜的界面结构，认为界面能级存在于禁带中。讨论了磷、氧对薄膜结构

3、及能级的可能作用。三种半导体／Si02薄膜均观察到较强光致发光，分析了这种结构可能的复合发光能带模型。其中Ge／Si02薄膜、GaP／Si02薄膜主发光峰在391～394nlrl(3．15～3．17eV)处紫光区，用量子限域．发光中心模型(QC．LCs)解释。InP／Si02薄膜581rim(2．13eV)处、Ge／Si02薄膜中432hill(2．87eV)处光发射认为是量子限域效应引起的带间复合。GaP／Si02薄膜中436nill～487nlll(2．84eV～2．54eV)蓝光区一系列分裂的发光峰认为是限域激子的光发射。表明在半导

4、体／Si02薄膜结构中，镶嵌在介质中的半导体量子点的量子限域效应及界面能级对薄膜的发光性能起了重要的作用。关键词：射频磁控溅射；半导体／Si02薄膜；光致发光；Raman散射；量子限域StructureandOpticalPropertiesoftheSemiconductor／Si02NanocrystalsEmbeddedThinFilmsMeihuiYang(MaterialScience)DirectedbyYueshengChaiandMingangZhangABSTRACTTheGaPnanocrystalsembeddedi

5、nSi02matrixwerepreparedonSisubstratebyradiofrequencymagnetronCO—sputteringandsubsequentannealingtechnology．Thestructureandmorphologyofthefilmswereinvestigatedbyscanningelectronmicroscope(SEM)，X．raydiffraction(XI①)，andenergydispersivespectrum(EDS)．TheresultsshowedthatGaPna

6、nocrystalswereformedinthethmfilms．Ramanspectraresultsshowedthattransverseopticalphononmodel(TO、)andlongitudinalopticalphononmodel(L0)ofGaPnanocrystalswerebothdiscoveredtoundergoredshift，broadening，andasymmetry．TheredshiftdegreeoftheTOmodelwasabout8．8cm～．Theywereconnectedw

7、iththecombinedactionoffinitesizeeffectandstress‘．Theredshiftandbroadeningoft11eRamanpeakswasexplainedbyresidualstress，phononconfinementeffectandinterfaceeffect．2．84eV～2．54eVbluelightemissionwasexplainedbyquantumconfinement—luminescencecentersmodel(QC．LCs)．Theoriginof3．1eV

8、violetlightemissionwasattributedtotherelateddefectsbetweenSi02matrixandnc-GaP,and／orGa．Orelatedd