硅基化合物材料的發(fā)光特性研究.pdf

1、21世紀，科學技術正以其迅猛的發(fā)展改變著人們的生活，但隨之而來的能源短缺、環(huán)境污染及全球變暖等卻成為人類生存所面臨的首要問題。新型清潔能源的使用成為人類應對危機的必然選擇，其中以硅基太陽能電池的發(fā)展最為迅速。高質量硅材料可應用于太陽能電池基體材料，其氧化物及氮化物如SiO2和SiNx薄膜具有優(yōu)良的鈍化和減反效果，也是太陽能電池組件不可缺少的部分。同時，SiO2和SiNx等硅基薄膜材料在信息技術領域己得到了廣泛應用，如集成電路電容器、電阻

2、器、電感器及存儲器等。成本控制與轉化率的提高是制約太陽能電池發(fā)展的瓶頸，而更高的運行效率就成為光電子及微電子領域所追求的目標。目前，新型半導體材料還處于研究初期，大量基礎物理特性和機制還未形成統(tǒng)一的認識，因此還需對其做進一步研究。
　　 本論文主要包括以下兩個方面工作：
　　 1、利用Kronig-Penney模型從理論上計算了Si/SiO2、Si/SiNx/SiO2及Si/SiNx/SiO2/SiNx多層膜結構中量子阱

3、的能帶結構，進一步分析了各亞層薄膜厚度對能帶結構和有效質量的影響。計算結果表明，適當減少亞層的厚度能使納米Si薄膜的帶隙發(fā)生明顯寬化。在Si/SiO2超晶格中，Si量子阱層帶隙能量隨著Si層厚度的變化符合EPL(eV)=1.6+0.7/d2關系，我們的計算結果與之十分吻合。在Si/SiNx/SiO2與Si/SiNx/SiO2/SiNx超晶格系統(tǒng)中，我們的計算表明，可以通過控制各亞層厚度，尤其是Si和SiNx層厚度，有效地控制發(fā)光。

4、>　　 2、采用LPCVD方法在Si(100)襯底上沉積厚度在630mm的SiO2薄膜，并在N2保護450～1000℃下分別退火20分鐘，對SiO2薄膜在高溫退火條件下的發(fā)光特性進行了研究。利用室溫光致發(fā)光光譜(PL)、紅外光譜(IR)、拉曼光譜及X射線光電子能譜(XPS)對SiO2薄膜的性質進行表征。光致發(fā)光譜(PL)中出兩個分別位于380nm和720nm處的發(fā)光峰，隨著退火溫度在450～750℃范圍內升高，PL譜線發(fā)光強度明顯增加