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掺铒nc-Si/SiO₂薄膜中nc-Si和Er³⁺与非辐射复合缺陷间相互作用对薄膜发光特性的影响

Influence of coupling between Er³⁺ , nc-Si and nonradiative centers on photoluminescence from Er³⁺ -doped nc-Si/SiO₂ films

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【Author】 Chen Chang Yong 1)2) Chen Wei De 1)2) Wang Yong\|Qian 1) Song Shu Fang 1)2) Xu Zhen Jia 1)2) 1) (Institute of Semiconductors,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100083,China) 2) (Center for Condensed Matter Physics and State Key Laboratory for Surface Physics,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100080,China)

【机构】中国科学院半导体研究所；中国科学院半导体研究所北京100083中国科学院凝聚态物理中心；表面物理国家重点实验室；北京100080；北京100083中国科学院凝聚态物理中心；北京100083；北京100080；

【摘要】对nc Si SiO2 <Er>薄膜中纳米硅 (nc Si)、Er3+ 和非辐射复合缺陷三者间的关系作了研究 .在 5 14 .5nm光激发下 ,nc Si SiO2 <Er>薄膜在 75 0nm和 1.5 4 μm处存在较强的发光 ,前者与薄膜中的nc Si有关 ,后者对应于Er3+ 从第一激发态4 I1 3 2 到基态4 I1 5 2 的辐射跃迁 .随薄膜中Er3+ 含量的提高 ,1.5 4 μm处的发光强度明显增强 ,75 0nm处的发光强度却降低 .H处理可以明显增强薄膜的发光强度 ,但是对不同退火温度样品 ,处理效果却有所不同 .根据以上实验结果 ,可得如下结论 :在nc Si颗粒附近的Er3+ 和其他的缺陷组成了nc Si颗粒内产生的束缚激子的非辐射复合中心 ,束缚激子通过Er3+ 的非辐射复合 ,激发Er3+ 产生 1.5 4 μm处的发光 ,同时降低了 75 0nm处的发光强度 .nc Si颗粒附近其他非辐射复合中心的存在会降低Er3+ 被激发的概率 ,引起 1.5 4 μm处的发光强度降低 .更多还原

【Abstract】 Correlation between nc Si, Er 3+ and nonradiative defects in Er doped nc Si/SiO 2 films is studied. Upon the 514.5 nm laser excitation, the samples exhibit a nanocrystal related spectrum centered at around 750 nm and an Er 3+ luminescence line at 1 54μm. With increasing Er 3+ content in the films,the Er 3+ emission becomes intense while the photoluminescence at 750 nm decreases. Hydrogen passivation of the samples is shown to result in increases of the two luminescence peaks. However, the effect of hydrogen treatment is different for the samples annealed at different temperatures. The experimental results show that the coupling between Er 3+ , nc Si and nonradiative centers has a great influence on photoluminescence from nc Si/SiO 2<Er> films.更多还原