含纳米锗粒二氧化硅薄膜的光致发光研究

以锗-二氧化硅(GSO)复合靶作为溅射靶,改变靶上锗与总靶面积比为0％,5％和10％, 用射频磁控溅射方法在p型硅衬底上沉积了含锗量不同的三种二氧化硅薄膜。各样品分别在氮气氛中经过300至900℃不同温度的退火处理。通过对样品所作Raman散射光谱的分析，发现随着锗在溅射靶中面积比的增加，所制备的氧化硅薄膜中纳米锗粒的平均尺寸在增大。确定出随着退火温度由600℃升高到900℃，GSO(5％)样品中纳米锗粒的平均直径由5.4nm增至9.5nm。含纳米锗粒大小不同的二氧化硅薄膜的光致发光谱中都存在位于2.1eV的发光峰，它并不随纳米锗粒的存在与否或纳米锗粒的尺寸而改变，对于以纯二氧化硅靶制备的二氧化硅膜的光致发光谱中还多出两个位于1.9和2.3eV的发光峰。以上实验结果与量子限制模型的推论相矛盾，却可用量子限制/发光中心模型予以解释。

以锗-二氧化硅(GSO)复合靶作为溅射靶,改变靶上锗与总靶面积比为0％,5％和10％, 用射频磁控溅射方法在p型硅衬底上沉积了含锗量不同的三种二氧化硅薄膜。各样品分别在氮气氛中经过300至900℃不同温度的退火处理。通过对样品所作Raman散射光谱的分析，发现随着锗在溅射靶中面积比的增加，所制备的氧化硅薄膜中纳米锗粒的平均尺寸在增大。确定出随着退火温度由600℃升高到900℃，GSO(5％)样品中纳米锗粒的平均直径由5.4nm增至9.5nm。含纳米锗粒大小不同的二氧化硅薄膜的光致发光谱中都存在位于2.1eV的发光峰，它并不随纳米锗粒的存在与否或纳米锗粒的尺寸而改变，对于以纯二氧化硅靶制备的二氧化硅膜的光致发光谱中还多出两个位于1.9和2.3eV的发光峰。以上实验结果与量子限制模型的推论相矛盾，却可用量子限制/发光中心模型予以解释。

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北京大学物理系;中科院半导体所;电子部第13所