硅基化合物材料的發(fā)光特性研究.pdf

1、21世紀(jì)，科學(xué)技術(shù)正以其迅猛的發(fā)展改變著人們的生活，但隨之而來(lái)的能源短缺、環(huán)境污染及全球變暖等卻成為人類生存所面臨的首要問題。新型清潔能源的使用成為人類應(yīng)對(duì)危機(jī)的必然選擇，其中以硅基太陽(yáng)能電池的發(fā)展最為迅速。高質(zhì)量硅材料可應(yīng)用于太陽(yáng)能電池基體材料，其氧化物及氮化物如SiO2和SiNx薄膜具有優(yōu)良的鈍化和減反效果，也是太陽(yáng)能電池組件不可缺少的部分。同時(shí)，SiO2和SiNx等硅基薄膜材料在信息技術(shù)領(lǐng)域己得到了廣泛應(yīng)用，如集成電路電容器、電阻

2、器、電感器及存儲(chǔ)器等。成本控制與轉(zhuǎn)化率的提高是制約太陽(yáng)能電池發(fā)展的瓶頸，而更高的運(yùn)行效率就成為光電子及微電子領(lǐng)域所追求的目標(biāo)。目前，新型半導(dǎo)體材料還處于研究初期，大量基礎(chǔ)物理特性和機(jī)制還未形成統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)，因此還需對(duì)其做進(jìn)一步研究。
　　 本論文主要包括以下兩個(gè)方面工作：
　　 1、利用Kronig-Penney模型從理論上計(jì)算了Si/SiO2、Si/SiNx/SiO2及Si/SiNx/SiO2/SiNx多層膜結(jié)構(gòu)中量子阱

3、的能帶結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步分析了各亞層薄膜厚度對(duì)能帶結(jié)構(gòu)和有效質(zhì)量的影響。計(jì)算結(jié)果表明，適當(dāng)減少亞層的厚度能使納米Si薄膜的帶隙發(fā)生明顯寬化。在Si/SiO2超晶格中，Si量子阱層帶隙能量隨著Si層厚度的變化符合EPL(eV)=1.6+0.7/d2關(guān)系，我們的計(jì)算結(jié)果與之十分吻合。在Si/SiNx/SiO2與Si/SiNx/SiO2/SiNx超晶格系統(tǒng)中，我們的計(jì)算表明，可以通過控制各亞層厚度，尤其是Si和SiNx層厚度，有效地控制發(fā)光。

4、>　　 2、采用LPCVD方法在Si(100)襯底上沉積厚度在630mm的SiO2薄膜，并在N2保護(hù)450～1000℃下分別退火20分鐘，對(duì)SiO2薄膜在高溫退火條件下的發(fā)光特性進(jìn)行了研究。利用室溫光致發(fā)光光譜(PL)、紅外光譜(IR)、拉曼光譜及X射線光電子能譜(XPS)對(duì)SiO2薄膜的性質(zhì)進(jìn)行表征。光致發(fā)光譜(PL)中出兩個(gè)分別位于380nm和720nm處的發(fā)光峰，隨著退火溫度在450～750℃范圍內(nèi)升高，PL譜線發(fā)光強(qiáng)度明顯增加