納米硅-氮化硅微結構調整及光學特性研究.pdf

1、本工作利用對靶磁控濺射技術在單晶Si和石英襯底上進行了納米SiN:H薄膜及a-Si:H/SiN:H的制備。通過傅立葉變換紅外吸收光譜、紫外-可見透射光譜、原子力顯微鏡、電子散射能譜、拉曼光譜以及光致發(fā)光譜等多種技術手段，對薄膜的成分、鍵合結構、形貌、沉積速率以及發(fā)光特性等進行了表征和分析。研究了襯底溫度、氫氣流量實驗參量對薄膜的微觀結構和光學特性的影響。根據(jù)典型SiN:H微結構薄膜的制備條件，設計制備了a-Si:H/SiN:H多層膜結構

2、，并對其微觀結構和光學特性之間的關系進行了研究。
　　 研究結果表明，調整氫氣流量為納米薄膜結構改善、發(fā)光效率提高提供了有效途徑。當氫氣流量從10Sccm增加到25Sccm時，薄膜的有序度逐漸增加，缺陷態(tài)密度逐漸減小，PL譜表現(xiàn)為較強的室溫發(fā)光。隨著氫氣流量的進一步增加，薄膜的有序度減小，缺陷態(tài)密度增加。改變襯底溫度可實現(xiàn)不同結構的薄膜沉積，過低和過高的襯底溫度都會影響薄膜的沉積狀態(tài)。AFM結果顯示，當溫度較高時，樣品表面較模糊

3、，粒子出現(xiàn)團簇現(xiàn)象。襯底溫度從90度增至250度時，薄膜中鍵合氫含量逐漸減小，Eu能逐漸增加，表明薄膜的無序度逐漸增大。以SiN:H為勢壘層，納米硅薄膜為勢阱層，獲得了以納米非晶硅為特征的納米硅/SiN:H多層結構薄膜，與單層SiN:H薄膜比較，多層薄膜缺陷態(tài)密度增加，光學帶隙減??；a-Si:H/SiN:H薄膜的光致發(fā)光表現(xiàn)為中心峰位為2.6eV的帶譜發(fā)光，熒光激發(fā)譜分析證明，該發(fā)光主要來自于納米硅粒子激發(fā)，同時氮化硅基質層也有一定貢獻