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本论文研究了基于非晶氧化硅和氮化硅基质的纳米硅颗粒复合薄膜的制备及其发光性质。内容主要包括:
1.利用PECVD系统制备纳米Si-in-SiOx复合薄膜。研究退火对光致发光性质的影响,发现低温生长更有利于提高发光效率。研究了薄膜的微结构,高分辨透射电镜图像中表明薄膜中存在高密度纳米级硅颗粒。通过调节工作气体的流量比,改变了薄膜中硅颗粒尺寸大小,从而实现发光的可见光全波段可调。
2.利用PECVD系统制备纳米Si-in—SiNx复合薄膜。(α)用He-Cd激光器作为激发源测量了薄膜的光致发光谱,研究了不同组分下复合薄膜的发光特性;(6)对薄膜进行了光透过吸收研究,对其透明性、基质的光吸收以及生长次数对基质微结构性质的影响做了阐述,证明了薄膜具有大至2.0 eV的Stokes位移:(c)对薄膜进行了变温光致发光研究,结果表明其具有可能达10%以上的内量子效率;(d)利用积分球标定了薄膜的外量子效率,结果表明其高于3.0%;(e)测量了薄膜的发光寿命,结果表明实现了纳米硅的全部发光寿命降至1.0 ns以下;分析了发光寿命与波长的关系;(f)对薄膜进行了变波长激发光致发光研究,获得了薄膜的激发谱,分析了发光波长、半高宽以及谱的积分强度与激发波长的关系;(g)TEM微结构研究表明制备的纳米硅颗粒尺寸最小<1.8 nm,密度达1.07×1013/m2;(h)研究了薄膜的电致发光特性。
3.研究了纳米Si-m-SiNx复合薄膜中Er3+注入的光致发光特性。分析了硅颗粒对Er3+发光的共振增强以及谱线微结构。