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热退火、 激光束和电子束等作用对纳米硅制备及其局域态发光特性的影响 吴学科 黄伟其 董泰阁 王刚 刘世荣 秦朝介 Effects of thermal annealing, laser and electron beam on the fabrication of nanosilicon and the emission properties of its localized states Wu Xue-Ke Huang Wei-Qi Dong Tai-Ge Wang Gang Liu Shi-Rong Qin Chao-Jie 引用信息 Citation: Acta Physica Sinica, 65,

104202 (2016) DOI: 10.

7498/aps.65.104202 在线阅读View online: http://dx.doi.org/10.7498/aps.65.104202 当期内容View table of contents: http://wulixb.iphy.ac.cn/CN/Y2016/V65/I10 您可能感兴趣的其他文章 Articles you may be interested in 周期极化KTiOPO4 晶体和频单块非平面环形腔激光产生连续单频589nm黄光 Continuous-wave single-frequency

589 nm yellow laser generated from sum frequency of single-block non-planar ring cavity laser in periodically poled KTiOPO4 crystal 物理学报.2016, 65(9):

094203 http://dx.doi.org/10.7498/aps.65.094203 掺Er3+ 氟化物光纤振荡器中红外超短脉冲的产生 Theoretical study on generating mid-infrared ultrashort pulse in mode-locked Er3+ : ZBLAN fiber laser 物理学报.2016, 65(4):

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1123 nm 物理学报.2015, 64(17):

174203 http://dx.doi.org/10.7498/aps.64.174203 物理学报Acta Phys. Sin. Vol. 65, No.

10 (2016)

104202 热退火、 激光束和电子束等作用对纳米硅制备及其 局域态发光特性的影响? 吴学科1)2)4) 黄伟其2)? 董泰阁2) 王刚2) 刘世荣3) 秦朝介3) 1)(贵州大学大数据与信息工程学院, 贵阳 550025) 2)(贵州大学纳米光子物理研究所, 贵阳 550025) 3)(中国科学院地球化学矿床化学研究所国家重点实验室, 贵阳 550003) 4)(凯里学院物理与电子工程学院, 凯里 556011) (

2015 年8月13 日收到;

2016 年2月6日收到修改稿 ) 在纳米晶体硅制备的过程中, 晶化处理是影响和提高纳米硅发光效率的重要制备环节. 热退火、 激光退火 和电子束辐照是使纳米硅样品晶化的不同方式. 实验表明: 选取适当的晶化方式和参量对制备纳米硅晶体结 构至关重要, 特别是在制备硅量子点和量子面的过程中控制好参量, 可以得到较高的发光效率. 有趣的是, 在 实验中发现: 当晶化时间较短 (如低于

20 min) 时, 可以获得较好的纳晶硅结构 (如量子点结构), 对应于较好 的纳晶硅光致发光 (PL) 和掺杂局域态发光;

当晶化时间较长 (如超过

30 min) 时, 纳米晶体硅结构被破坏, 致使PL 谱逐渐减弱与消失. 结合热退火、 激光退火和电子束辐照对纳米硅晶化过程, 本文建立起晶化时间对纳 米硅局域态发光影响机理的物理模型, 解释了晶化时间对纳米硅局域态发光的影响. 关键词: 激光退火, 电子束辐照, 晶化, 纳米硅 PACS: 42.55.Cf, 68.65.Hb, 78.45.+h, 81.40.Ef DOI: 10.7498/aps.65.104202

1 引言由于硅是发光效率极低的间接带隙材料, 因而 开发高效的硅基发光器件成为了极具挑战性的研 究. 最近, 人们对纳米硅的光致发光 (photolumi- nescence, PL) 进行了广泛的研究, 特别是对结构 与大小可调控的纳米硅产生了极大的兴趣, 并且应 用于诸如太阳能电池、 发光二极管等光电子产业 中[1?4] . 制备具有特定性质的硅纳米结构有很多方 法, 如化学气相沉积 [5] 、 磁控溅射 [6] 、 脉冲激光蚀刻 和脉冲激光沉积等 [7?9] , 为了提高纳米硅局域态发 光效率 [10,11] , 重要的是进行晶化处理过程. 常规的 晶化处理方式是热退火, 近年也有激光退火和电子 束辐照等方式使样品晶化的研究 [12?15] , 但结合这 几种晶化方式研究纳米硅样品的发光特性还未见 报道. 在热退火、 激光退火和电子束辐照的晶化过 程中, 温度和时间的控制是影响纳米硅制备及其提 高发光效率的重要参量. 目前对纳米硅的发光机理仍众说纷纭 [16,17] , 本文建立起在适当温度下的晶化时间影响纳米硅 局域态发光机理的物理模型, 解释了晶化时间对纳 米硅局域态发光的影响机理. 结合建立的物理模 型, 适当控制参数, 可提高纳米结构在带隙间的局 域态发光效率.