Видимая и ближняя инфракрасная фотолюминесценция тонких пленок гидрогенизированного кремния

• Автор: Медведев, Александр Вячеславович
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 165 с.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
§ 1.1 Светоизлучающие свойства аморфно-нанокристаллического кремния
§ 1.2 Светоизлучающие свойства кремниевых пленок, легированных эрбием
§ 1.3 Постановка задачи
ГЛАВА II. ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПЛЕНОК И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ
МЕТОДИКИ ИХ ИССЛЕДОВАНИЯ
§ 2.1 Получение аморфно - нанокристаллического кремния
§ 2.2 Получение аморфных пленок кремния, легированных эрбием
§ 2.3 Экспериментальные установки измерения спектров
фотолюминесценции, пропускания и рамановского рассеяния
ГЛАВА III. ИССЛЕДОВАНИЕ ФАЗОВОГО СОСТАВА АМОРФНО-
НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ КРЕМНИЕВЫХ ПЛЕНОК
§ 3.1 Определение показателя преломления аморфно- нанокристаллических
кремниевых пленок
§ 3.1.1 Метод эффективной среды
§ 3.1.2 Определение показателя преломления и толщины кремниевых пленок
методом интерферометрии
§ 3.1.3 Определение показателя преломления и толщины кремниевых пленок
методом эллипсометрии
§ 3.2 Определение объемной доли нанокристаллической фазы
ГЛАВА IV. ВИДИМАЯ ФОТОЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ В АМОРФНО-
НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ КРЕМНИЕВЫХ ПЛЕНКАХ
§ 4.1 Влияние интерференции Фабри-Перо на фотолюминесценцию
аморфно - нанокристаллической кремниевой пленки
§ 4.1.1 Общие замечания о фотолюминесценции гетерофазных
кремниевых пленок

§ 4.1.2 Учет влияния интерференции Фабри-Перо на спектральную зависимость фотолюминесценции в случае нормального к внутренней поверхности
пленки распространения света и малого поглощения
§ 4.1.3 Результаты обработки спектров фотолюминесценции с учетом
интерференционной поправки
§ 4.2 Зависимость фотолюминесценции от фазового состава пленок
§ 4.2.1 Общая характеристика излучательных свойств сильно
гидрогенизированного аморфного кремния
§ 4.2.2 Влияние нанокристаллитов на интенсивность фотолюминесценции
кремниевой пленки
§4.2.4 Связь проводимости и температурного гашения фотолюминесценции
ГЛАВА V. ФОТОЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ ЛЕГИРОВАННЫХ ЭРБИЕМ
ГИДРОГЕНИЗИРОВАННЫХ ПЛЕНОК АМОРФНОГО КРЕМНИЯ
Вводные замечания
§ 5.1 Фотолюминесценция пленок аморфного гидрогенизированного
кремния, легированных эрбием из металлорганического соединения Ег(НРА)з*ОМЕ в процессе плазмохимического газофазного осаждения... 127 § 5.2 Влияние термического отжига на интенсивность фотолюминесценции в области 1.54 мкм в легированном эрбием гидрогенизированном аморфном кремнии
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время прогресс в области полупроводниковых оптоэлектронных материалов в большой мере обусловлен возможностью создания и исследования объектов пониженной размерности с квантовыми свойствами. Например, низкоразмерные кремниевые структуры, такие как пористый и нанокристаллический кремний привлекают повышенное внимание с точки зрения как фундаментальной физики так и применения в оптоэлектронных устройствах благодаря способности эффективно излучать в видимой области спектра при комнатной температуре. Несмотря на значительное количество теоретических и экспериментальных работ, посвященных исследованию излучательных свойств кремниевых наноструктурных материалов, механизм фотолюминесценции в них до конца не ясен, имеющиеся сведения весьма противоречивы и не полны.
Применение нанокристаллического кремния - далеко не единственный путь создания перспективных эффективно излучающих кремниевых материалов. Сильно гидрогенизированный аморфный кремний также интересен своей способностью излучать в видимой области спектра даже при комнатной температуре. Внедрение большого количества водорода в процессе осаждения приводят к возникновению в растущей кремниевой пленке водород-содержащих полимерных соединений - естественных аналогов кремниевых низкоразмерных структур. Регистрация узкой полосы поглощения в области 3-4 эВ у некоторых разновидностей этих соединений отражает их одномерный прямозонный характер. Наблюдение узкого спектра фотолюминесценции в сине-фиолетовой области спектра с высокой (-0.1) квантовой эффективностью делает этот материал перспективным с точки зрения их излучательных свойств.
Нормированная

размер нанокристаллитов,А
Рис.1.1.16.
Нормированная на объем нанокристаллитов интенсивность ФЛ в зависимости от их размеров [34].
Длина волны, нм
Рис.1.1.17.
Спектры ФЛ при комнатной температуре образцов, обработанных в течение 0.5 часа, 2 часов и 24 часов.
Вставка показывает измения(31Н2)п и ЭРО колебательных мод от времени отжига [35].