学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

纳米碳化硅薄膜发光机制研究

作　者: 吕雪芹
导　师: 于威
学　校: 河北大学
专　业: 光学
关键词: 纳米晶SiC 微结构发光机制动力学过程
分类号: TB383
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 19次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

本工作利用螺旋波等离子体增强化学气相沉积技术,在单晶Si及Corning7059玻璃衬底上制备了纳米晶态3C-SiC薄膜,在微结构表征的基础上,深入探讨了薄膜的发光机制。通过傅立叶变换红外吸收光谱、Raman散射光谱、透射电子显微镜、X射线衍射等技术手段,对所制备薄膜的键合结构、晶化度、组分含量、晶粒尺寸、晶型等微结构特征进行了表征和分析；通过紫外-可见吸收光谱获得了不同吸收区内的光吸收特性,对薄膜的光学带隙、结构无序性等光学参量进行了探讨。在此基础上,重点利用光致发光谱、光致发光激发光谱、光致发光强度时间衰减谱、低温光致发光等检测手段分析了样品中光生载流子的激发及重新复合过程,详细研究了纳米晶态3C-SiC薄膜的发光机制和动力学过程。微结构特征分析结果表明,薄膜整体表现为非晶SiC基质中包含有部分晶态的镶嵌结构,晶粒尺寸主要分布在1nm－6nm,晶相主要为3C相,同时,由于堆垛层位错的产生,晶粒中存在部分6H相成分。光吸收特性研究表明,近化学计量比条件薄膜具有最大的光学带隙,薄膜整体无序度及能带带尾宽度随碳含量增加呈增大趋势。发光机制研究结果表明,由于量子限制效应,薄膜带隙展宽,辐射复合几率增大,在室温下表现出强的蓝光发射。光生载流子的产生主要发生在3C-SiC纳米晶量子态上,除此之外,纳米晶生长过程中产生的堆垛位错对载流子的激发过程具有部分贡献。载流子的辐射复合也包括两个主要路径,在纳米晶量子态上的直接辐射复合产生了200ps左右快的短波长光发射；而载流子在纳米晶表面缺陷态经历能量弛豫后的辐射复合产生了接近1ns的低能发光带。低温光致发光谱研究结果表明,由于薄膜具有大的热激活能,在室温下对非辐射复合仍具有较强的抑制作用,从而表现出较高的发光效率。另外,在富硅和富碳条件下,纳米晶表面结构及组分的变化,以及薄膜中富硅和富碳相缺陷的产生,对薄膜整体发光产生重要影响。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-15
  1.1 纳米碳化硅材料研究意义  9
  1.2 碳化硅材料的结构及基本性质  9-11
  1.3 纳米碳化硅薄膜发光研究进展  11-14
    1.3.1 纳米碳化硅薄膜发光国内外研究工作  12-13
    1.3.2 纳米碳化硅薄膜发光的几种模型  13-14
  1.4 本论文研究意义及所做工作  14-15
第2章薄膜分析测试方法  15-21
  2.1 薄膜微结构特征分析技术  15-17
    2.1.1 傅立叶变换红外吸收谱(FTIR)  15
    2.1.2 喇曼光谱(Raman)  15-16
    2.1.3 透射电子显微镜(TEM)  16
    2.1.4 X射线衍射(XRD)  16-17
  2.2 薄膜光学特性分析技术  17-21
    2.2.1 紫外-可见吸收光谱  17-18
    2.2.2 光致发光谱(PL)  18-19
    2.2.3 光致发光激发光谱(PLE)  19-20
    2.2.4 光致发光时间衰减谱  20
    2.2.5 低温光致发光谱  20-21
第3章纳米碳化硅薄膜微结构及光吸收特性研究  21-29
  3.1 纳米碳化硅薄膜制备  21
  3.2 纳米碳化硅薄膜微结构表征  21-26
    3.2.1 FTIR谱分析  21-23
    3.2.2 Raman谱分析  23-24
    3.2.3 TEM分析  24-25
    3.2.4 XRD分析  25-26
  3.3 纳米碳化硅薄膜光吸收特性  26-28
  3.4 本章小结  28-29
第4章纳米碳化硅薄膜发光机制研究  29-43
  4.1 不同气体流量比纳米碳化硅薄膜光致发光谱  29-30
  4.2 近化学计量比条件薄膜发光机制研究  30-37
    4.2.1 薄膜PL及PLE谱特性分析  30-31
    4.2.2 薄膜中载流子产生和辐射复合机制探讨  31-34
    4.2.3 纳米碳化硅量子限制效应发光  34-37
    4.2.4 近化学计量比薄膜发光机制小结  37
  4.3 富硅和富碳条件薄膜发光机制研究  37-41
    4.3.1 富硅、富碳条件对薄膜量子限制效应发光的影响  38-39
    4.3.2 富硅缺陷发光特性  39-40
    4.3.3 富碳缺陷发光特性  40-41
  4.4 本章小结  41-43
第5章纳米碳化硅薄膜发光动力学过程研究  43-49
  5.1 近化学计量比薄膜的发光衰减过程  43-46
  5.2 近化学计量比薄膜的发光温度效应  46-48
  5.3 本章小结  48-49
结束语  49-51
参考文献  51-55
致谢  55

纳米碳化硅薄膜发光机制研究

内容摘要

全文目录

相似论文