不同热处理温度对硅基TiO_2:Er薄膜器件电致发光的影响

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• 论文作者：陈金鑫 ; 高志飞 ; 蒋苗苗 ; 高宇晗 ; 马向阳 ; 杨德仁
• 年：2017
• 作者机构：浙江大学硅材料国家重点实验室;
• 会议召开时间：2017-05-25
• 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
• 语种：中文
• 分类号：TN383.1
• 学会代码：XMJS
• 会议名称：第十二届全国硅基光电子材料及器件研讨会
• 会议地点：中国福建厦门
• 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
• 学会名称：厦门大学物理科学与技术学院
• 页数：2
• 文件大小：496k
• 原文格式：D
• 会议级别：全国

摘要

利用射频溅射法在p~+-Si上沉积Er~(3+)掺杂的TiO_2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TiO_2: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TiO_2中氧空位相关的宽包峰以及Er~(3+)的特征峰,器件在反向偏压下不发光;而850℃热处理的TiO_2:Er薄膜器件只在一定的反向偏压下发光,其电致发光谱中Er~(3+)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,SiO_x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Er~(3+)的发光是由氧空位相关的缺陷能级向Er~(3+)的能量传递引起的,而850℃热处理的器件Er~(3+)的发光是由热电子直接碰撞激发Er~(3+)而产生的。

引文

1J.W.Lo,W.C.Lien,C.A.Lin and J.H.He,ACS Appl.Mater.Interfaces 3,1009(2011)
    2 Y.Yang,L.Jin,X.Ma and D.Yang,Appl.Phys.Lett.100,31103(2012).
    3 C.Zhu,C.Lv,Z.Gao,C.Wang,D.Li,X.Ma and D.Yang,Appl.Phys.Lett.107,131103(2015).