【摘 要】
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本文对比生长在不同SiOx薄膜中之两种硅纳米晶(NC-Si)的近红外光荧光特性,并对其发光机制作出定性分析.SiOx薄膜是在电容耦合式超高真空PECVD系统中,以SiH4(浓度15﹪,Ar稀释)和
【出 处】
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第十四届全国半导体集成电路、硅材料学术年会
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本文对比生长在不同SiOx薄膜中之两种硅纳米晶(NC-Si)的近红外光荧光特性,并对其发光机制作出定性分析.SiOx薄膜是在电容耦合式超高真空PECVD系统中,以SiH4(浓度15﹪,Ar稀释)和N2O为反应气体,在RCA处理的(100)Si衬底上制备.实验用NC-Si样品D3和D4是两种SiOx薄膜(分别对应Si浓度46﹪和40﹪)在相同退火条件下(氮气气氛,1150℃)退火1小时制备而成.通过透射电子显微镜(TEM)照片,可以清楚观察到NC-Si颗粒.NC-Si的平均颗粒尺寸在Si浓度高的D3样品比在Si浓度低的D4样品中大.室温光致发光实验(激发光源为488nmAr离子激光器)观察到两个样品的荧光发光峰的位置均出现在远高于本征Si带边能量的位置.室温下(300k)D3的荧光峰位于860nm,D4的荧光峰则位于能量更高的位置780nm,与目前文献[1]报道的数据相吻合.不难发现荧光峰位置与样品中NC-Si尺寸有关,表现出较为明显的量子限制效应.低温样品荧光峰的半高宽都比较大,应由NC-Si尺寸不均匀导致.变温(10K～300K)近红外光致发光实验中,D3和D4样品荧光峰随温度变化趋势亦不相同.D4表现出正常的随温度升高而红移的特性,而D3基本上不随温度变化.本文认为D4所表现出来的辐射复合主要是来自于NC-Si内部量子限制效应;而D3的辐射跃迁与Si/SiO2界面态的存在有很大关联.用G.G.Qinetal.的模型[2]能够较为理想地解释该现象.
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