成長於二氧化矽層中的矽奈米晶體之螢光特性研究

Optical properties of silicon nanocrystals grown in silicon oxide layer

黃昱翔(Yu-Hsiang Huang)

指導教授 ： 沈志霖

中原大學/理學院/應用物理研究所/碩士(2006年)

https://doi.org/10.6840/cycu200600127

摘要

本篇論文係藉由各式光激螢光以及時間解析光激螢光實驗，研究以常壓式氣相磊晶技術於矽氧化層中成長的矽奈米晶體。實驗中的樣品分別於二氧化碳以及氧氣進行熱退火處理，以釐清樣品經過氣體處理過程後之變化。實驗結果顯示出經熱退火後樣品的螢光強度與載子生命期，皆會因非輻射復合中心被鈍化而有增加的趨勢。而在變溫光激螢光部分，顯示出樣品的復合機制應同時包含了輻射復合與非輻射復合過程在其中；在本文中，不但理論擬合出兩組樣品的輻射復合與非輻射復合溫度，亦藉公式計算得出在各量測溫度下兩組樣品的輻射復合與非輻射復合機率。
另外，本論文中亦探討矽奈米晶體的侷域化現象，實驗顯示出樣品會在熱退火過程中，使得介面的無序現象趨於明顯，導致樣品的侷域能量隨之提高，本論文亦藉公式擬合出兩組樣品的侷域深度並比較之。

關鍵字

矽基發光材料 ； 矽 ； 奈米晶體

並列摘要

Photoluminescence (PL) of silicon nanocrystals embedded in SiO2 matrix were studied using the continuous and time-resolved PL measurements. The silicon nanocrystals were fabricated by atmospheric pressure chemical vapor deposition (APCVD) method and annealed in CO2 and O2. The PL intensity and decay time were increased due to the passivation of nonradiative states with oxygen atoms. Furthermore, the studies of temperature-dependent PL intensity reveal that the recombination processes should include radiative and nonradiative recombination processes.
The localization effect is also proved by emission-dependent time-resolved PL. The depth of localization state due to the disorder between Si and SiO2 could be increased by increasing the annealing temperature.

並列關鍵字

nanocrystals ； silicon-based light emission material ； silicon

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