Resonant cavity enhanced photoluminescence of tensile strained Ge/SiGe quantum wells on silicon-on-insulator substrate

The tensile strained Ge/SiGe multiple quantum wells(MQWs) grown on a silicon-on-insulator(SOI) substrate were fabricated successfully by ultra-high chemical vapor deposition.Room temperature direct band photoluminescence from Ge quantum wells on SOI substrate is strongly modulated by Fabry-Perot cavity formed between the surface of Ge and the interface of buried SiO2.The photoluminescence peak intensity at 1.58 μm is enhanced by about 21 times compared with that from the Ge/SiGe quantum wells on Si substrate,and the full width at half maximum(FWHM) is significantly reduced.It is suggested that tensile strained Ge/SiGe multiple quantum wells are one of the promising materials for Si-based microcavity light emitting devices.

SiH_2Cl_2-NH_3配比对a-SiN_x∶H薄膜PL峰的影响

低压化学气相沉积制备的纳米硅镶嵌结构的a-SiNx:H薄膜,在3.75 eV的激光激发下,室温下发射1～3个高强度的可见荧光.在相同的沉积温度下(900℃),选择不同的SiH2Cl2和NH3气体配比时,所得薄膜表现出不同的荧光属性,荧光峰的峰位和数目有着显著的变化.通过TEM、IR、XPX等分析手段对其原因进行了研究分析,认为不同配比下,生成的薄膜中缺陷态的种类和密度有所不同,这影响了其PL峰个数及其各峰的相对强弱.

氢流量对富硅-氮化硅薄膜键结构及光学性质的影响

采用等离子体增强化学气相沉积法,以SiH_4、NH_3和H_2为反应气体,通过改变氢流量来制备富硅-氮化硅薄膜。利用傅里叶变换红外吸收光谱、紫外-可见光透射光谱、X射线衍射谱和光致发光谱对薄膜的结构与性质进行表征。实验发现,适当地增加H2流量,可以提高反应过程中H离子与Si、N悬挂键的键合几率,从而起到钝化薄膜悬键的作用。当H_2流量从10 sccm变化到20 sccm时,H主要起到钝化薄膜悬挂键作用,因而缺陷态减少,缺陷态发光减弱,薄膜的光学带隙缓慢展宽。继续增加H_2流量,薄膜中的氮原子持续增加,伴随着缺陷态再次增多,辐射加强,并导致光学带隙迅速展宽。当H_2流量达到30 sccm时,薄膜中的氮化硅晶粒增大,数目增多,缺陷态发光消失,出现了氮化硅中由非晶硅量子点团簇引起的发光现象,说明薄膜中出现了非晶硅量子点团簇。因此,适量的增加氢流量能够对薄膜起到钝化的作用,并实现从富硅-氮化硅向Si_3N_4相转变的过程中形成氮化硅基质包埋的非晶硅量子点团簇结构。

温度对硅纳米线生长结构的影响

以硅烷为反应气体，温度为850～1100℃，在（100）取向的单晶硅片上，采用化学气相沉积法生长了一维硅纳米线．用扫描电子显微镜观察了硅纳米线的表面形貌，用X射线衍射仪研究了硅纳米线生长结构与反应温度的关系．分析了不同实验条件对硅纳米线生长结构的影响，并对一维硅纳米线与块体硅的光致发光（PL）特性进行了分析比较．

纳米硅粒子的表面氧化及其光致发光特性

采用射频等离子体增强化学气相沉积技术制备了纳米晶硅粒子,并对其溶液发光的稳态和瞬态特性进行了研究。稳态光致发光结果显示,新制备的纳米硅粉体表现为峰值位于440 nm附近的蓝色发光,经长时间氧化后,该波段发光强度显著增强,并且出现另一峰值位于750 nm附近的红色发光带。不同波长激发和时间分辨光致发光谱的分析表明,纳米硅粒子蓝色发光归因于粒子内部载流子的带-带跃迁过程,衰减时间在纳秒量级,氧化造成该波段发光衰减时间常数增加。氧化后出现的红色发光来源于载流子经由表面缺陷态的辐射复合,该发光衰减寿命微秒量级。

纳米多孔硅基薄膜的常压等离子体化学气相沉积过程研究

采用常压等离子体化学气相沉积(APECVD)的方法制备了带有新颖结构和特殊蓝紫光(400nm左右)发光特性的硅基薄膜.通过在自行研制的等离子体反应装置中通入按100∶1∶1的体积比进行配比的SiH4∶H2∶Ar混合气体进行APECVD,在加负偏压条件下获得了由Si基组成的絮状多孔纳米结构薄膜.通过等离子体发射光谱测定了沉积过程中的电子温度在2.2eV左右,扫描电子显微镜(SEM)观测薄膜表面形貌后肯定了偏压对薄膜纳米结构的形成起着重要的作用.

HfO_2辅助法制备Si_3N_4纳米带及其光致发光性质

本文以氮化硅（Si3N4）和氧化铪（HfO2）为原料,在N2气氛条件下于1700℃直接热处理合成了大量的Si3N4纳米带。采用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）等方法对样品的物相、微观结构进行了表征。结果表明：合成的Si3N4纳米带厚约50 nm,长达数百微米,纯度高且结晶好。纳米带沿α-Si3N4的[201]方向生长,属于气-固（VS）生长机制。Si3N4纳米带在360-496 nm范围内具有较强的发射峰,表明所合成的Si3N4纳米带具有优异的光致发光性质,在光电纳米器件中具有潜在的应用前景。

激光诱导化学气相沉积纳米硅的红外光谱

对激光化学气相沉积纳米硅的红外光谱进行了研究，结合红外光声光谱考察了退火处理对其红外光谱吸收峰位置的影响，对纳米硅的红外吸收峰进行了标识和讨论。

激光合成纳米硅的红外光声光谱

利用光声技术对激光气相沉积的纳米硅进行了红外光声光谱的研究，考察了红外光声谱随退火处理和外加压力的变化行为，给出了纳米硅红外吸收峰的指认和解释，讨论了固态效应对吸收峰位置的影响．

退火处理对激光诱导化学气相沉积制备纳米硅红外光谱的影响

研究激光诱导化学相沉积（ＬＩＣＶＤ）法制备纳米硅粒子的工艺过程，分析了影响纳米硅形成及尺寸的主要工艺参数，获得了最佳的工艺条件并讨论了退火处理对纳米硅红外光谱各吸收峰的强度。

热丝法制备硅纳晶颗粒及其发光性质

利用热丝化学气相沉积法,在真空腔中通过选择设定不同加热功率的热丝热解硅烷制备出一系列不同颗粒尺寸的硅纳米颗粒样品。透射电镜分析表明硅纳米颗粒具有结晶良好的纳晶结构。通过自然氧化钝化硅纳米颗粒表面,消除表面悬键的影响,使得硅颗粒具有高效的光致发光特性,发光范围在红光到近红外区,发光特性与量子限域效应相吻合。发光寿命测量表明所制备的硅颗粒的发光寿命在微秒量级,并且通过比较不同硅颗粒分布样品中相同发光波长衰减寿命的差异,揭示了所制备样品中硅纳米颗粒之间存在耦合作用。

LIVCD法制备纳米氮化硅粉末工艺参数对粉体特征影响的研究

激光诱导气相沉积法是制备纳米氮化硅粉末的主要方法之一。在制备纳米粉体过程中,各工艺参数的变化对粉体特征有很大的影响。在激光制Si3N4纳米粉中基本的运行参数有:激光强度(I),反应池压力(P),反应火焰温度(T),反应气体配比(ΦSiH4／ΦNH3),反应气体流速(V)等。通过实验研究了各个工艺参数对粉体特征的影响并分析了其影响的原因。

氧化硅纳米线的研究现状

氧化硅纳米线的光学性能和电学性能比较优异,可以作用在电子、光电子和纳米电子器械中。氧化硅纳米线具有生物相容性,在癌症的治疗和诊断等生物医学领域具有广阔的应用前景。因此在当今广受科学家们的重视,所以现阶段制作氧化硅纳米线也就成为了人们广泛讨论的问题。简要概括了制备氧化硅纳米线的方法:溶胶凝胶法、化学气相沉积法、热蒸发法、静电纺丝法、激光烧烛法。

快速热退火增强非晶SiC_xO_y薄膜蓝绿光发射特性研究

采用甚高频等离子增强化学气相沉积技术,以SiH_4,CH_4和O_2作为反应气源,在150℃下制备非晶碳氧化硅薄膜,并对薄膜进行不同条件下快速热退火处理,研究快速热退火处理对其结构和发光特性的影响.实验表明,原始沉积薄膜在可见光全波段展现较强的光致发光特性,经过快速热退火处理后,其发光强度显著增强.薄膜在700℃经过快速热退火10s后,相比于原始沉积薄膜,其发光强度增强6倍,肉眼可见强的蓝绿光光发射.光荧光谱(PL)分析表明,薄膜的发光峰位不随激发波长的改变而发生明显变化.通过结合拉曼(Raman)光谱及傅里叶红外吸收(FTIR)光谱对薄膜的微结构及键合结构分析,分析了不同退火温度和退火时间对其蓝绿光发射增强机制的影响.

非晶SiC_xO_y薄膜的可调强光发射机制

采用甚高频等离子体增强化学气相沉积技术,以SiH_4、CH_4和O_2作为反应气源,通过调控O2流量在250℃下制备强光发射的非晶SiC_xO_y薄膜。利用光致发光光谱、荧光瞬态谱、Raman光谱、X射线光电子能谱及红外吸收谱对薄膜的光学性质和微结构进行表征与分析,进而讨论其可调可见光发射机制。实验结果表明,SiC_xO_y薄膜发光性质与薄膜中的氧组分密切相关。随着薄膜中氧组分的增加,其发光峰位由橙红光逐渐向蓝光移动,肉眼可见强的可见光发射。荧光瞬态谱分析表明,薄膜的荧光寿命在纳秒范围。结合X射线光电子能谱和红外吸收谱对薄膜的相结构和化学键合结构进行分析,结果表明薄膜的主要相结构和发光中心随O_2流量的变化是其可调光发射的主要原因。

退火对nc-Si镶嵌复合薄膜结构及发光特性的影响

采用减压化学气相沉积方法,依靠纯N2稀释的SiH4气体的热分解反应,在玻璃表面生长了纳米硅镶嵌的复合薄膜.实验研究了退火前后薄膜样品的结晶状态和光致发光特性.结果表明,未退火样品的光致发光特性随沉积温度升高反而减弱.当退火温度>600℃时,晶化趋势明显;当退火温度<600℃时,对晶化的影响不显著,但提高退火温度或延长退火时间可以增加光致发光谱(PL)强度.通过HRTEM分析证实了薄膜为纳米硅镶嵌复合的特殊结构.并通过Raman、PL、HRTEM的比较分析,认为在退火前后分别有两种不同的发光机制起主导作用.

钨在硅和氮化钛上的激光化学汽相沉积实验研究

本文介绍了用激光化学汽相沉积的方法在Si和TiN基板上沉积钨的实验研究。沉积过程由反射率探测法实时监测,实验结果表明:钨的沉积速率依赖于WF_6和H_2的比例、压力、激光功率和基板的物理性质。实验得到了3μm宽的钨膜。

激光诱导化学气相沉积法制备纳米氮化硅及粉体光谱特性研究

研究了激光诱导化学气相沉积法制备纳米氮化硅的工作原理,提出了减少游离硅的措施,利用双光束激发制备得到了超微的、非晶纳米氮化硅粉体。实验证明,纳米氮化硅粉体具有很多奇异物理性能和光谱特性。

硅纳米材料简介及硅纳米线的现代合成方法

简要介绍了纳米材料、硅纳米材料的起源、发展,着重按硅纳米线的生长机理概括了5种合成方法:气-液-固生长法、有机溶液生长法、氧化物辅助生长法、分子束取向附生法、固-液-固生长法。

非晶硅薄膜连续激光晶化结构研究

为了研究连续激光晶化的非晶硅薄膜的结构特性,采用等离子体增强化学气相沉积技术在玻璃衬底上沉积了非晶硅薄膜,用波长为532 nm的连续激光对非晶硅薄膜进行晶化,并采用喇曼光谱仪、傅里叶红外吸收光谱仪和原子力显微镜对激光晶化前后薄膜的结构和形貌进行表征。结果表明,固定激光照射时间为45 s、激光功率密度为1.914×105 W/cm2时,非晶硅薄膜开始晶化。当激光功率密度达到4.016×105 W/cm2时,薄膜晶化效果最佳。随着激光功率密度进一步增至4.872×105 W/cm2时,薄膜晶化效果变差。当固定激光功率密度保持4.016×105 W/cm2,激光照射时间为10 s时,非晶硅薄膜开始晶化,激光照射时间为45 s时晶化效果最佳。上述研究结果对采用连续激光晶化法制备多晶硅薄膜具有一定的指导意义。