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不同热处理温度对硅基TiO2:Er薄膜器件电致发光的影响
【作者】 陈金鑫； 高志飞； 蒋苗苗； 高宇晗； 马向阳； 杨德仁；
【机构】 浙江大学硅材料国家重点实验室；
【摘要】 利用射频溅射法在p+-Si上沉积Er3+掺杂的TiO2薄膜,分别在氧气气氛中经过650℃和850℃热处理2小时后,器件表现出不同的电致发光行为。650℃热处理的TiO2:Er薄膜器件只在一定的正向偏压（p+-Si接﹢为正向偏压）下发光,其电致发光谱中包含与TiO2中氧空位相关的宽包峰以及Er3+的特征峰,器件在反向偏压下不发光;而850℃热处理的TiO2:Er薄膜器件只在一定的反向偏压下发光,其电致发光谱中Er3+的发光非常显著,器件在正向偏压下不发光。研究表明,在氧气气氛中高温热处理氧化物薄膜时,氧化物与Si衬底之间会形成一层非晶Si Ox层。当热处理温度从650℃提升至850℃,通过高分辨透射电子显微镜（HRTEM）可以看出,SiOx层厚度从3.9 nm增加至8.3 nm,导致器件的载流子传输机制发生了改变,器件的电致发光机理也因此改变。650℃热处理的器件Er3+的发光是由氧空位相关的缺陷能级向Er3+的能量传递引起的,而850℃热处理的器件Er3+的发光是由热电子直接碰撞激发Er3+而产生的。
【基金】 “973”项目(No.2007CB613403);国家自然科学基金(No.61176042and51372219);浙江省自然科学基金(No.LY12E02002)的支持
- 【会议录名称】 第十二届全国硅基光电子材料及器件研讨会会议论文集
- 【会议名称】第十二届全国硅基光电子材料及器件研讨会
- 【会议时间】2017-05-25
- 【会议地点】中国福建厦门
- 【分类号】TN383.1
- 【主办单位】厦门大学物理科学与技术学院、浙江大学硅材料国家重点实验室