非晶氧化硅薄膜带尾发光特性.pdf

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1、第32卷第7期光学学报Vo1．32，NO．72O12年7月ACTAOPTICASINICAJuly，2012非晶氧化硅薄膜带尾发光特性于威戴万雷王新占刘玉梅郭少刚郭亚萍路万兵傅广生(河北大学物理科学与技术学院光电信息材料重点实验室，河北保定071002)摘要采用等离子体增强化学气相沉积技术，通过改变CO流量制备了不同氧含量的非晶氧化硅薄膜。利用紫外可见吸收谱、傅里叶红外吸收谱和稳态／瞬态光致发光谱等技术研究了薄膜的微观结构和光学特性。实验结果表明，随着氧含量的增加，薄膜的带隙增大，光致发光强度增加、峰值

2、朝高能方向移动、光谱半峰全宽展宽。时间分辨光谱显示薄膜发光峰值处的衰减时间随氧含量的增加从6．2rls单调增加到21ns，而同一样品的发光寿命随发射波长能量增加而减小。综合分析光学吸收、发射及发光衰减特性表明，薄膜的发光机制主要归结为非晶材料带尾态之间的辐射复合。关键词光谱学；带尾态发光；光学吸收；时间分辨光谱；非晶氧化硅中图分类号0433．4：O751文献标识码Adoi：10．3788／AOS2ol232．0731003BandTailPhotoluminescenceofAmorphousSi0Fi

3、lmsYuWeiDaiWanleiWangXinzhanLiuYumeiGuoShaogangGuoYapingLuWanbingFuGuangsheng(KeyLaboratoryofOptic—ElectronicInformationMaterials，CollegeofPhysicsScienceandTechnology，HebeiUniversity，Baoding，Hebei071002，China)AbstractAmorphoussiliconoxide(a-SiO)filmsarep

4、reparedusingplasmaenhancedchemicalvapordepositiontechnique．Themicrostructuralandopticalcharacteristicsofa-SiOfilmsareinvestigatedbyFouriertransformedinfraredspectra。opticalabsorptionspectra，andsteady／time—resolvedphotoluminescence(PL)spectra．WiththeCO2fl

5、owrateincreasing，thebandgapandPLintensityofthefilmsincrease，thePLpeakmovestowardhighenergies，andthefullwidthathalfmaximumofthePLarewidened．Inaddition，thedecaytimeatPLpeaksincreasesfrom6．2nsto21nswithoxygencontentenhancing．However，linearlydecreaseddecayti

6、mewithenergyincreasingisfoundforonesample．Opticaltransitionsamongbandtailstatesofamorphousmaterialsareconsideredasthemainlightemissionmechanismbasedontheanalysisofopticalabsorption，emissionanddecaycharacteristics．Keywordsspectroscopy；bandtailluminescence

7、；opticalabsorption；time—resolvedphotoluminescence；amorphoussiliconoxideOCIScodes300．6280；3O0．6340；300．1030；3O0．65O01引言已经应用于非晶氧化硅薄膜的制备，并且已经实现自从1990年Canham_1发现氧化多孔硅的室不同波长的光学发射E6~9]。然而，由于该薄膜材料温光致发光(PL)以来，新的硅基发光材料成为研究结构的复杂性，其光发射特性对实验技术和生长条件具有极大的依赖性，研究人员对该材料的

8、发光机热点。非晶氧化硅(a—SiO)由于其致密的结构、很制还不是很清楚。马智训等口叩利用PECVD技术强的光致发光性能受到越来越多的关注]，在硅制备a—SiO薄膜，通过增加样品的氧含量实现了光晶体管、光电子器件和LED等方面，都有很大的应用潜力]。近年来，磁控溅射、热蒸发和等离子体致发光峰值从1．7eV到2．0eV的调节，其发光主要源于镶嵌在SiO中的非晶硅颗粒的量子限制效增强化学气相沉积(PECVD)等多种薄膜制备技术收稿日期：2012—