硅化鎂LED材料的制備與器件的設(shè)計研究.pdf

1、環(huán)境友好型半導(dǎo)體材料硅化鎂（Mg2Si）是一種窄帶隙間接半導(dǎo)體材料。目前，微電子行業(yè)主要基于Si材料進行應(yīng)用，在Si襯底上生長Mg2Si薄膜的工藝，可以很好地與Si工藝兼容，因此Mg2Si/Si異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)具有重大的研究價值。
　　本文采用磁控濺射方法分別在Si襯底、絕緣襯底上制備環(huán)境友好型Mg2Si薄膜，研究濺射Mg膜厚度對Mg2Si薄膜質(zhì)量的影響，在此基礎(chǔ)上圍繞Mg2Si基異質(zhì)結(jié)LED器件制備工藝進行研究，并對Mg2Si薄膜的電

2、學(xué)、光學(xué)性質(zhì)進行研究。
　　首先，在室溫下采用磁控濺射方法，在Si襯底上沉積Mg膜，絕緣玻璃襯底上沉積Si膜和Mg膜，然后在低真空（10-1Pa-10-2Pa）氛圍下進行熱處理制備Mg2Si薄膜。XRD、SEM結(jié)果表明，400℃下退火4h，制備出單一相的Mg2Si薄膜，且制備的Mg2Si薄膜晶粒致密、均勻和連續(xù)，表面平整，結(jié)晶度良好。
　　其次，研究了Mg膜厚度對Mg2Si半導(dǎo)體薄膜生長的影響及Mg膜厚度與退火后生成的Mg2

3、Si薄膜厚度之間的關(guān)系。結(jié)果表明，Mg膜厚度在2.52μm、2.72μm時，表現(xiàn)出了良好的結(jié)晶度和平整度，Mg2Si薄膜的厚度隨Mg厚度的增加而增加，約為Mg厚度的0.9-1.1倍。該研究將對以Mg2Si薄膜為基設(shè)計器件起重要指導(dǎo)作用。
　　最后，研究了Mg2Si基異質(zhì)結(jié)發(fā)光器件的制備，在Si襯底上制備了Mg2Si/Si、Si/Mg2Si/Si異質(zhì)結(jié)LED器件，采用四探針測試系統(tǒng)、半導(dǎo)體特性分析儀、穩(wěn)態(tài)/瞬態(tài)熒光光譜儀等設(shè)備對Mg

4、2Si/Si、Si/Mg2Si/Si異質(zhì)結(jié)進行電學(xué)、光學(xué)性質(zhì)研究。結(jié)果表明：Mg2Si薄膜的電阻率和方塊電阻隨著Mg2Si厚度的增加而減?。籑g2Si/Si、Si/Mg2Si/Si異質(zhì)結(jié)表現(xiàn)出了較好的單向?qū)ㄌ匦裕襍i/Mg2Si/Si雙異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)的導(dǎo)通電壓比較大，約為3 V；Mg2Si/n-Si異質(zhì)結(jié)器件在波長為1346 nm時，光致發(fā)光強度最大。在絕緣襯底上制備的Mg2Si薄膜，在波長為1346 nm時，光致發(fā)光強度最大；對比不同