ECR-CVD制备a-SixN:H薄膜及其发光性能的研究

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使用微波电子回旋共振等离子体化学气相沉积(ECR-CVD)方法室温生长了非晶氢化的氮化硅薄膜。在薄膜制备方面,通过改变前驱气体的流量比,研究了薄膜的生长速率、等离子体的发射光谱、薄膜的红外光谱和X射线光电子能谱。结果表明:随着NH3(N2)流量的增加,氮化硅薄膜的生长速率呈下降趋势,这主要是由于等离子体中的气相前驱成分之一硅基团浓度的不断下降所导致的;随着NH3(N2)流量的增加,薄膜中键合了较多的具有较高电负性的N原子是Si-N和Si-H伸缩振动发生蓝移的主要原因。红外光谱的定量计算表明所制备的氮化硅薄膜具有相对较低的H浓度,约15%左右。文中对氮化硅薄膜的生长机制也进行了讨论。 在薄膜发光研究方面,制备了电致发光器件,对薄膜的光致发光和电致发光进行了研究。结果表明:富硅状态下,电致发光与光致发光波长随着薄膜的硅含量减少逐渐‘蓝移’,富氮情况下发光峰不再移动。我们认为,非晶硅量子点的量子限制效应和薄膜重的缺陷对薄膜发光都作贡献。富硅状态下,薄膜中过剩的硅形成纳米团簇,此时薄膜中缺陷浓度较低,可见光发射主要来自薄膜中的硅纳米团簇的量子限制效应;富氮情况下,硅量子点消失,薄膜中会产生大量缺陷,光发射主要来自电子在Ec和缺陷态(≡Si-,≡Si0和≡N-)之间的跃迁。
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