摘要
利用射频溅射法在p~+-Si上沉积Er~(3+)掺杂的TiO_2薄膜,分别在氧气气氛中经过650℃和850℃热处理2小时后,器件表现出不同的电致发光行为。650℃热处理的TiO_2:Er薄膜器件只在一定的正向偏压(p~+-Si接﹢为正向偏压)下发光,其电致发光谱中包含与TiO_2中氧空位相关的宽包峰以及Er~(3+)的特征峰,器件在反向偏压下不发光;而850℃热处理的TiO_2:Er薄膜器件只在一定的反向偏压下发光,其电致发光谱中Er~(3+)的发光非常显著,器件在正向偏压下不发光。研究表明,在氧气气氛中高温热处理氧化物薄膜时,氧化物与Si衬底之间会形成一层非晶Si Ox层。当热处理温度从650℃提升至850℃,通过高分辨透射电子显微镜(HRTEM)可以看出,SiO_x层厚度从~3.9 nm增加至~8.3 nm,导致器件的载流子传输机制发生了改变,器件的电致发光机理也因此改变。650℃热处理的器件Er~(3+)的发光是由氧空位相关的缺陷能级向Er~(3+)的能量传递引起的,而850℃热处理的器件Er~(3+)的发光是由热电子直接碰撞激发Er~(3+)而产生的。
引文
1J.W.Lo,W.C.Lien,C.A.Lin and J.H.He,ACS Appl.Mater.Interfaces 3,1009(2011)
2 Y.Yang,L.Jin,X.Ma and D.Yang,Appl.Phys.Lett.100,31103(2012).
3 C.Zhu,C.Lv,Z.Gao,C.Wang,D.Li,X.Ma and D.Yang,Appl.Phys.Lett.107,131103(2015).