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氩化硅薄膜的光致发光机制/何贤模等
氮化硅薄膜的光致发光机制
何贤模·2,徐明',芦伟
(1西南民族大学电气信息工程学院,信息材料四川省重点实验室,成都610041;2四川师范大学物理与
电子工程学院,固体物理研究所,成都610068)
摘要SiN,的结构和性能都会随x值发生显著变化,尤其是濞膜的发光性质。同时,在不同条件下制备的
SiN,薄膜中都观察到了可见光致发光现象,研究者提出了相应的机制子以解释。总结了近十年来关于SN薄膜的
光数发光研究进展,评述了其各种发光机制。
关键词氮化硅薄膜光致发光机制
中图分类号:TB324;O43
文献标识码:A
Photoluminescence Mechanism of SIN, Films
HE Xianmu,2, XU Ming, LU Weil
(1 Key Laboratory for Information Materials of Sichuan Province, College of Electrical and Information Engineering
Southwest University for Nationalities, Chengdu 610041; 2 Institute of Solid State Physics, School of Physics and
Electronic Engineering, Sichuan Normal University, Chengdu 610068
Abstract It has been revealed that structures and properties of SIN. films are closely related to composition of
SIN On the other hand, visible photoluminescence(PL) has been observed in SIN, films fabricated under different
conditions, and different explanations on their photoluminescence mechanism has been given. The development on the
pho luminescence of IN films in recent 10 years is summarized and the corresponding PL mechanisms are reviewed
words SIN, films, photoluminescence, mechanism
Si纳米发光材料目前已引起了人们的广泛关注和研究,制,为深人理解氮化硅光致发光机制提供有用的参考
研究体系包括多孔i、富Si的SiO2?以及富i的氮化硅
(SiN)薄膜。硅氮化物具有重要应用价值。非化学计量比1氯化硅的光致发光机制
的氮化硅具有金石型结构,表现出良好的化学稳定性、高
物体在外界激发光的照射下吸收能量,被吸收的能量以
温热稳定性、抗热震性、电绝缘性和硬质性,在工业上已获得电磁波形式再发射而发光,这种发光现象被称为光致发光
广泛应用。作为光学材料,氮化硅在太阳能电池的表面钝化(PL)。简单地说,PL是指在一定波长的入射光作用下,物体
及减反材料中也得到重要应用。
中的电子从基态被激发到较高能级的激发态,由于高能级的
近年来,研究者们采用等离子体增强化学气相沉积不稳定性,电子会从较高的激发态向低能级跃迁而发射光
( PECVD和低压等离子体增强化学气相沉积( LPECVD)等子。PIL大致包含吸收、能量传递及光发射三个过程。目前
方法,用SiHI4、N2和2(或用SiH4和NH3)制备了发光SiNx关于纳米结构的SiN薄膜的光致发光模型主要有以下几种
薄膜,并对其进行了广泛、深入的研究。研究发现,通过控制类型
气体流量可以制备不同N含量的SiN薄膜,但其发光机理1.1量子限制效应模型
有所差异。与富Si的SiO,相比,富Si的SiN2具有光致发
为解释多孔硅的室温光致发光现象, Canham?提出了量
光效率高,“、电子和空穴注入勢垒小等优点。很多研究表子限制效应模型。由于多孔硅(PS)、纳米量子点等材料是典
明,在不同沉积条件下制备的硅氮薄膜或低维纳米硅基材料型的一维或零维发光体系材料,其微粒尺寸相当小,所以量
中都能观察到可见发光?。沉积条件和后期处理等都会显子限制效应在这些材料中体现得较为显著。因此,量子限制
著影响SiⅣ薄膜结构,如体系的维度、Sine界面的结构和化效应模型可以成功地解释这些尺寸很小的硅基纳米材料的
学性质等,从而对薄膜的性质尤其是发光性质产生影响?。发光现象。目前,有许多这类发光材料已经被研究者们通过
本文通过总结近十年SiN,薄膜或纳米结构的制备及后处理不同的工艺条件制备出来,实验证实该模型确实有效。对于
的研究进展,讨论了不同条件下制备的氮化硅的光致发光机SiNx薄膜,量子限制模型认为,当镶嵌于硅氮膜的纳米硅粒
四川省青年科技基金(0870026-025);西南民族大学研究生学位点建设项目(201 XWD-S0805)
何贤模:男,1987年生,硕士研究生,从事氨化硅薄膜硏究E-mail:hexian@126.com徐明:通讯作者E-mailssuming_2001
@yahoo.com.cn