收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

Zn_2SiO_4/Si发光薄膜与器件研究

刘坤  
【摘要】:信息技术的发展要求实现从微电子集成到光电集成乃至光子集成的飞跃。由于硅集成电路工艺非常完善,因此硅基光电集成成为重点研究对象。要实现硅基光电集成,关键是寻找性能优良且能与硅集成电路工艺相兼容的硅基发光材料。掺杂硅酸锌(Zn_2SiO_4:M,M为稀土金属或过渡金属元素)发光材料由于发光效率高、稳定性好、可通过改变掺杂元素获得多种发光波长以及具有制备工艺可与硅集成电路工艺兼容等优点,近年来在硅基发光材料与器件的研究中开始得到研究人员的重视。不过,有关硅基硅酸锌发光膜的系统性的研究工作不多,因此有必要系统地研究硅衬底上生长掺杂硅酸锌发光薄膜的制备技术、发光特性以及电致发光特性。 本论文的工作中,在生长有SiO_2的Si衬底上利用旋涂含锌的溶胶后高温热处理的方法制备了硅酸锌以及掺杂硅酸锌薄膜,系统地研究了发绿光的Zn_2SiO_4:Mn薄膜的各种性质以及影响薄膜发光强度的各种因素。另外还通过掺杂其他稀土元素获得了其他波长的发光薄膜,最后以硅集成电路平面设计思想为指导,制备了一个以Zn_2SiO_4:Mn为发光层的硅基电致发光原型器件。 本论文的结果表明掺杂硅酸锌发光薄膜可以用来制作硅基电致发光器件。这种薄膜具有性能稳定、发光波长可选、制备工艺与硅集成电路工艺兼容等特点,可以预计它在某些硅基光电集成器件中具有一定的应用前景。 本论文的主要结果包括: 1.研究了在硅片上生长Zn_2SiO_4以及Zn_2SiO_4:Mn发光薄膜的工艺参数以及工艺参数对其性质的影响,发现通过简单的高温反应可以使硅片表面的ZnO转变为Zn_2SiO_4。薄膜小于800℃的高温处理后仍为ZnO,在900~1000℃下处理后为ZnO和Zn_2SiO_4两相共存,1050℃以上高温处理后则全为Zn_2SiO_4。影响薄膜发光性能的因素主要有物相成分和Mn的掺杂浓度。 2.虽然硅酸锌薄膜中Mn~(2+)掺杂浓度在小于10mol%时,Mn~(2+)均可替代硅酸锌中的Zn~(2+)处于晶格位置,成为发光中心,但当Mn~(2+)浓度超过2mol%时,出现了浓度猝灭效应,使得发光膜的发光强度下降,因此最佳Mn~(2+)的浓度为2mol%。Zn_2SiO_4:Mn(2mol%)薄膜的光致发光波长为525nm,余辉时间约为21ms。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 曾宪庭,王豫,王士良,陈洗;Al掺杂对ZnO压敏材料性能影响的研究[J];传感器技术;1992年01期
2 娄向东,沈荷生,沈瑜生;ZnO/SnO_2双层膜的结构及敏感特性研究[J];传感技术学报;1995年02期
3 赵金安,张惠勤;SnO_2/ZnO及ZnO/SnO_2双层膜的气敏性质[J];化学研究;1999年04期
4 易贵华,尹洪禹;沉积ZnO膜的MOCVD装置的研制[J];真空;2001年06期
5 徐彭寿,徐彭寿,孙玉明,施朝淑,徐法强,潘海斌,施朝淑;ZnO及其缺陷电子结构对光谱特性的影响[J];红外与毫米波学报;2002年S1期
6 蒋向东,张怀武,黄祥成;透明导电半导体ZnO膜的研究[J];应用光学;2002年02期
7 郭广生,郑东华,危晴,郭洪猷;激光蒸凝法制备纳米氧化锌粒子的研究[J];应用激光;2004年03期
8 杨留方,赵景畅,吴兴惠;掺杂ZnO臭氧敏感特性研究[J];仪表技术与传感器;2000年12期
9 郭宝增,王永青,宗晓萍,孙荣霞,宋登元,Umberto Ravaioli,Maritin Staedele;ZnO材料的电子输运特性[J];半导体学报;2003年07期
10 贺洪波,范正修,姚振钰,汤兆胜;GaN蓝光材料新型ZnO/Si外延衬底的溅射沉积[J];中国科学E辑;2000年02期
11 张萌;王应民;徐鹏;蔡莉;李禾;程国安;刘庭芝;;用锌有机源和CO_2/H_2混合气源PECVD沉积ZnO薄膜[J];光学学报;2006年04期
12 王志军,王之建,李守春,李玉琴,元金山;固相热分解法合成非晶ZnO及其表征[J];发光学报;2003年05期
13 彭坤;周灵平;胡爱平;唐元洪;;稀磁半导体Zn_(1-x)Ni_xO的室温铁磁性[J];中国有色金属学报;2007年01期
14 邵立;程东明;;ZnO基紫外探测器及其研究进展[J];山西电子技术;2008年04期
15 毕冬梅;宋立军;乔靓;胡小颖;赵利军;;双六棱锥状氧化锌的水热制备及其光致发光性能[J];吉林师范大学学报(自然科学版);2010年04期
16 刘彦松,王连卫,黄继颇,林成鲁;利用ZnO缓冲层制备AlN薄膜[J];压电与声光;2000年05期
17 杨楚威,黄歆,李俊红,解述,魏建辉,马军,汪承灏;硅微ZnO压电薄膜传声器的研制[J];应用声学;2003年05期
18 沈文娟;王俊;王启元;段垚;曾一平;;MOCVD方法在Si衬底上低温生长ZnO薄膜(英文)[J];功能材料与器件学报;2006年01期
19 李博睿;官文杰;;Co掺杂的ZnO基稀磁半导体薄膜的制备[J];大众科技;2010年08期
20 胡德良;;ZnSe的应用研究概况[J];半导体光电;1980年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 江浩;顾锋;李春忠;;水含量对溶剂热合成ZnO微结构的影响[A];中国颗粒学会第六届学术年会暨海峡两岸颗粒技术研讨会论文集(上)[C];2008年
2 沈伟;彭德全;沈晓丹;;先进无机材料表面的金属化—ZnO薄膜技术[A];全国第六届SMT/SMD学术研讨会论文集[C];2001年
3 沈伟;彭德全;沈晓丹;;先进无机材料表面的金属化——ZnO薄膜技术[A];2001年全国电子电镀年会论文集[C];2001年
4 王齐;周大成;邱建备;;稀土掺杂ZnO材料的发光特性研究进展[A];战略性新兴产业的培育和发展——首届云南省科协学术年会论文集[C];2011年
5 吴尝;朱克荣;周广东;;ZnO纳米晶的拉曼光谱[A];第十五届全国光散射学术会议论文摘要集[C];2009年
6 张铮;黄运华;李萍;廖庆亮;张跃;;基于ZnO纳米阵列的应力传感器构建及性能测试[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年
7 周小芳;;准单晶ZnO薄膜的制备及其光学特性研究[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年
8 朱瑞;许宏钧;孙杨慧;张敬民;陈莉;徐军;俞大鹏;;原位观察单根ZnO纳米线同质外延生长[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第7分册)[C];2010年
9 万正芬;徐天宁;吴惠桢;原子健;邱东江;;ZnO薄膜光致发光的表面等离子体增强效应[A];2009年先进光学技术及其应用研讨会论文集(上册)[C];2009年
10 郭冠军;罗莉;戴强钦;黄方映;姚丽丽;;多孔氧化铝模板制备ZnO及其发光性能的研究[A];2011中国功能材料科技与产业高层论坛论文集(第一卷)[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘坤;Zn_2SiO_4/Si发光薄膜与器件研究[D];浙江大学;2005年
2 汤琨;ZnO中的杂质行为与p型掺杂[D];南京大学;2011年
3 张晓;ZnO基宽禁带稀磁半导体材料的制备及性能研究[D];南开大学;2010年
4 刘洋;过渡元素掺杂ZnO稀磁半导体的制备及性质研究[D];江苏大学;2011年
5 隋瑛锐;共掺杂p型ZnO和富氮Zr-N薄膜的制备、性能及表征[D];吉林大学;2010年
6 林时胜;ZnO薄膜和纳米线中的施主、受主掺杂研究[D];浙江大学;2010年
7 陈韬;ZnO薄膜的制备及其晶体管性能研究[D];复旦大学;2010年
8 胡懿;氧氩比和氢离子注入对ZnO薄膜微结构及光学性能的影响[D];武汉大学;2010年
9 李永峰;ZnO薄膜及其光电子器件中的晶格失配与应力问题研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2010年
10 杨通;P型ZnO薄膜的制备及其结构、光学和电学性质的研究[D];吉林大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 范晓玲;磁控溅射法制备ZnO薄膜及光电导探测器的研制[D];山东理工大学;2010年
2 锁雅芹;Na-Mg共掺杂ZnO薄膜的结构及光学性质研究[D];兰州大学;2010年
3 谢炜;ZnO与TiO_2的光催化及其光电转换耦合性能的比较[D];武汉理工大学;2010年
4 吕金鹏;Al~(3+)掺杂抗静电改性ZnO颜料制备及其质子辐照效应[D];哈尔滨工业大学;2010年
5 马金雪;ZnO超长微米线的制备及光学性质的研究[D];大连理工大学;2011年
6 孙开通;ZnO超长微米线制备及其在压电应力传感器方面的应用[D];大连理工大学;2010年
7 刘淑洁;水热法制备六方柱状ZnO微晶的形貌、结构与光催化性能[D];武汉理工大学;2011年
8 陈慧;ZnO薄膜和异质结构的光电性能研究[D];南京大学;2011年
9 尉静;ZnO薄膜和纳米晶须的制备及性能研究[D];山东师范大学;2010年
10 何俊刚;ZnO光电导纳米材料及其半导体性质研究[D];广州大学;2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 祖铁楠;我电致发光及显示技术有新突破[N];中国电子报;2000年
2 ;具有光伏效应和电致发光双重功能的器件[N];大众科技报;2007年
3 晓荪;蓝宝石衬底氧化锌二极管室温电致发光技术通过验收[N];吉林日报;2006年
4 ESMDO北京高级时装学院 毛毳毳;从领型看女装文化魅力[N];中国纺织报;2008年
5 记者 赵伟 通讯员 郑原驰;2008年度全省科技进步奖揭晓[N];长春日报;2008年
6 上海硅知识产权交易中心匡丽娟 田晓杰 中国半导体行业协会知识产权工作部 徐步陆;背光模组光源专利格局形成 大陆企业处于劣势[N];中国电子报;2009年
7 郑原驰 记者 李林岩;省科学技术进步奖揭晓[N];吉林日报;2008年
8 秦晓怀;许并社和他的纳米技术[N];山西日报;2000年
9 邱登科;引进高端人才 共唱自主创新[N];民营经济报;2007年
10 黄光伟;LED:正被广泛应用[N];电脑商报;2008年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978