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

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.

纳米硅上的弯曲表面效应及其特征发光

纳米硅结构使能带的带隙展宽,并形成准直接能带带隙结构.弯曲表面上的某些键合可以在带隙中产生局域电子态,计算表明:纳米硅弯曲表面上的Si-N,Si=O和Si-O-Si键合能够分别在带隙中2.02 eV,1.78 eV和2.03 eV附近形成局域态子带,对应了实验光致荧光谱(PL)中605 nm处的LN线、693 nm处的LO1线和604 nm处的LO2线特征发光.特别是,Si-Yb键合在纳米硅弯曲表面上可以将发光波长调控到光通信窗口,在1310 nm到1600 nm范围形成LYb线特征发光.