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Si是地球上储量最为丰富的元素,同时在应用方面Si材料具有其它半导体材料无法比拟的优越性,因此它被作为一种广泛应用的电子材料。与此同时,Si材料还是一种光子材料。但是由于Si是间接带隙半导体,在应用方面它的光学效率受到了需要借助声子来完成光学跃迁这一因素的极大影响,大大降低了它在光电子领域的应用。通过Si基缺陷工程的离子注入的手段,在Si基材料中引入缺陷杂质从而来完成对于硅基材料的改性。采用离子注入技术与快速热退火工艺相结合的手段,适度调节离子注入时的能量和剂量、以及有效地控制退火时间和温度,可以在注入样品的Si薄膜中形成相应的缺陷和Si纳米晶结构,以期实现Si基材料从紫外到近红外区强光致发光现象。这对实现Si基光电子的集成有着不可忽视的作用和极大的潜在应用价值。本论文主要围绕着Si~+小剂量分步多次注入SOI材料发光性能的研究以及Fe~+/Si~+复合注入SOI材料发光性能的研究。论文的研究内容主要分为以下两个方面:1、Si~+小剂量分步多次注入SOI材料发光性能的研究使用离子注入技术向SOI绝缘层上的Si薄膜进行Si~+自离子注入,采用小剂量分步多次注入的方式(注入的能量依次递减,即在Si薄膜法线方向上先获得多个δ分布的Si~+富集层),此法的目的是适度增大有源层的厚度,可在厚有源层的深度维度上形成光学团簇饱和分步,同时可有望将注入的损伤等非辐射复合中心密度抑制在较低水平。实验正式实施之前,通过SRIM软件的模拟结果确定具体的实验参数。首先进行拉曼(Raman)光谱的测试对注入后的样品结晶性进行深入分析。由于离子注入的方式在SOI材料顶层Si薄膜中引入缺陷,经过快速退火处理修复部分晶格损伤,利用PL测试技术观察缺陷中心在可见光波段以及近红外波段的光致发光峰。同时,还对Si~+自注入SOI材料在不同的注入次数、注入能量、注入剂量、退火温度和退火时间的条件下,研究这些因素对样品发光性质的影响。2、Fe~+/Si~+复合注入SOI材料发光性能的研究在本论文的实验中,同样使用离子注入技术向SOI绝缘层上的Si薄膜进行Fe~+/Si~+复合注入的方式,首先进行Fe~+的注入操作,以期增强SOI材料的温度稳定性,再进行Si~+的注入操作。在实验正式实施之前,依然通过SRIM软件模拟得出不同注入能量下的Fe~+/Si~+复合注入到SOI材料顶层Si薄膜中的实验模拟结果,得出注入离子在不同的注入能量下在基片中所形成的不同注入深度之间的相互关系;根据此模拟结果确定具体的实验参数。对Fe~+/Si~+复合注入SOI材料在不同的注入能量、注入剂量、退火温度和退火时间的条件下,研究这些因素对其发光性质的影响。采用拉曼(Raman)、红外、XRD、和光致发光(PL)测试手段对其形成的纳米晶团簇进行研究,观察得到了在可见光-近红外波段的光致发光,并探究在不同条件下对纳米晶尺寸和结构的影响。