掺杂SiC薄膜的结构和光致发光的研究

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SiC作为一种优秀的微电子材料,以其禁带宽、饱和电子漂移速度大、临界雪崩击穿电场高和热导高的特点,在大功率、高频、耐高温、抗辐射器件及光电子集成器件方面具有重要的应用价值而备受重视。工艺上又可以与集成电路兼容,被期待作为新型的光电材料应用于大规模光电集成电路(OEIC),因而日益成为关注焦点。然而由于其间接带隙的特点,碳化硅发光二极管(LED)不能像氮化镓,磷化镓发光二极管那样有效发光,要实现光电集成,就必须有能够高效地发光和接收光信号的能力,因此人们竞相研究能提高SiC发光效率的方法。 本论文采用射频磁控溅射方法,制备了SiC薄膜,Al颗粒掺杂的SiC薄膜,SiC/ZnO/Si薄膜,ZnO/SiC/Si薄膜,以及ZnO/SiC的多层膜,然后在N2气氛保护下适当对它们进行了不同温度的退火处理,然后进行光致发光(PL)谱的测试,通过XRD,FTIR,XPS,SEM,TEM,AFM等测试手段分析了薄膜的结构和表面状况,并与光致发光的结果进行了对比研究。 研究结果表明,SiC薄膜的结构和发光性质与退火有很大的关系。随着退火温度的升高,薄膜的结晶程度变好,FTIR谱中在780cm-1处的Si-C峰也在向高波数的方向移动,是由于膜中的Si1-xCx的化学计量比发生变化。并且我们也解释了各个发光峰的来源。当把Al颗粒掺杂SiC中时,阻碍了Si和C充分生成SiC和SiC结晶过程。掺杂的Al颗粒越多,上现象就越明显,在FTIR谱中Si-C峰会移至(735cm-1),而且更多的Si的颗粒会形成,从而较大程度上改善了SiC的发光性质。SiC/ZnO/Si薄膜有较好的发光性质,未退火前,在370nm处有较强的发光峰,而经退火后,在412nm
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