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该博士论文所研究的富硅氧化硅包括两种材料:含非晶硅(a-Si)的氢化非晶氧化硅(a-SiO<,x>:H)和含纳米硅(nc-Si)的SiO<,2>(NCSO),它们的共同特征是Si颗粒镶嵌在氧化硅中.a-SiO<,x>:H薄膜经过1100℃退火发生相分凝,形成nc-Si和SiO<,2>,此即为NCSO薄膜,所以两种材料之间有着密切的联系.与单晶硅和纯SiO<,2>等材料相比,富硅氧化硅可以更好地满足上述三个条件:氧化硅具有充足的O和较宽的带隙,而Si颗粒内产生的载流子可以为Er<3+>的激发提供条件.我们采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)的方法制备了a-SiO<,x>:H薄膜,经1100℃退火后成为NCSO薄膜.采用离子注入的方法向NCSO薄膜中掺入Er,经退火后样品在780nm和1.54μm发光,前者来自于nc-Si,后者来自于Er<3+>.Er离子注入造成的辐照损伤大幅降低了nc-Si的发光强度.两个波段的发光遵循不同的退火规律,Er<3+>发光强度在800℃退火后开始降低,而nc-Si的发光强度一直随退火温度的升高而增强.H处理能够显著提高两个波段的发光强度,表明薄膜中非辐射复合中心的存在不仅对nc-Si发光,也对Er<3+>发光造成了负面影响.从不同温度退火样品的H纯化效果可以确认退火能够低薄膜中非辐射复合中心的数量.运用PECVD的方法制备了含a-Si的a-SiO<,x>:薄膜,通过离子注入向薄膜中掺入Er.退火后薄膜在750nm和1.54μm发光,前者的发光来自于a-Si颗粒,后者来自于Er<3+>,这个光谱特征非常类似于掺铒NCSO薄膜,这是由于它们有相似的微观结构.通过比较掺铒a-SiO<,x>:H和NCSO薄膜的光学特性,我们认为两种薄膜具有同一类Er<3+>发光中心,并且处在相近的化学环境下;薄膜中a-Si向nc-Si的转变并没有显著改变Er<3+>在1.54μm处的发光强度,与此形成对照的是,nc-Si在750nm左右的发光强度却提高了近一个数量级.上述的研究使我们对Er<3+>在富硅氧化硅中的发光机理有了更清楚的认识,并对实际工作具有一定的指导意义.如根据上述的研究结果我们可以免去为在a-SiO<,x>:H薄膜中生成nc-Si而进行的1100℃的退火,如此高温退火通常会对器件性能产生负面影响.