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纳米SiC薄膜的发光特性及结构设计

作　者: 崔双魁
导　师: 于威
学　校: 河北大学
专　业: 光学工程
关键词: 纳米SiC 能带结构发光特性多层膜
分类号: TB383
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

本工作利用螺旋波等离子体增强化学气相沉积技术在单晶Si和康宁玻璃衬底上进行了纳米SiC薄膜的制备。通过傅立叶变换红外吸收光谱、紫外-可见透射光谱、X射线衍射谱、原子力显微镜、扫描电子显微镜、透射电镜以及光致发光谱等多种技术手段,对薄膜的成分、键合结构、形貌、光学带隙、沉积速率以及发光特性等进行了表征和分析。研究了射频馈入功率、氢气流量等实验参量对薄膜的微观结构和发光特性的影响。根据典型非晶、晶态结构薄膜的制备条件,设计制备了纳米SiC多层膜结构,并对其微观结构和光学特性之间的关系进行了研究。研究结果表明,提高等离子体的馈入功率可实现纳米3C-SiC薄膜沉积,在较小馈入等离子体的射频功率条件下,薄膜呈现非晶特征,较高的射频功率有利于纳米晶3C-SiC薄膜沉积,薄膜具有强的室温可见发光特征。随射频功率增加,小尺寸纳米粒子密度增大,薄膜发光峰位蓝移,但过高的射频功率导致薄膜中纳米粒子尺寸和结构无序度的同时增大,薄膜发光红移。通过改变馈入气体中氢气相对流量,实现了薄膜微观结构的调整,增加氢气流量,薄膜的光学带隙和结构有序度提高,发光表现为从绿到蓝紫色变化可控发光。以非晶SiC为势垒层,纳米晶3C-SiC薄膜为势阱层,获得了层间界面清晰的纳米SiC多层结构薄膜,样品的发光呈现为纳米晶3C-SiC粒子的量子限制效应发光,随激发光波长增加而红移。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-17
  1.1 研究意义  9-10
  1.2 纳米SiC的结构特性  10-12
  1.3 纳米SiC的应用前景  12-13
  1.4 纳米SiC材料合成以及其发光特性的研究进展  13-15
  1.5 当前主要存在问题和本文主要工作  15-17
第2章实验原理及技术  17-24
  2.1 实验技术  17-18
    2.1.1 螺旋波等离子体增强化学气相沉积(HWP-CVD)实验装置  17-18
    2.1.2 衬底处理  18
  2.2 薄膜的形貌和结构分析技术  18-21
    2.2.1 傅立叶变换红外吸收谱(FTIR)  18-19
    2.2.2 X射线衍射(XRD)  19
    2.2.3 原子力显微镜(AFM)  19-20
    2.2.4 透射电子显微镜(TEM)  20
    2.2.5 扫描电子显微镜(SEM)  20-21
  2.3 薄膜的光学特性表征技术  21-24
    2.3.1 紫外-可见透射反射谱(UV-VIS Transmission and Reflection)  21-22
    2.3.2 光致发光谱(PL)  22-24
第3章纳米SiC薄膜的微观结构及其发光特性  24-43
  3.1 样品制备条件  24
  3.2 馈入功率对纳米SiC薄膜微观结构及发光的影响  24-33
    3.2.1 薄膜的沉积速率  24-25
    3.2.2 红外表征  25-27
    3.2.3 薄膜的AFM形貌分析  27-29
    3.2.4 XRD和TEM分析  29-30
    3.2.5 光吸收特性  30-32
    3.2.6 发光特性  32-33
  3.3 氢气流量对薄膜结构和光学特性的影响  33-42
    3.3.1 薄膜的沉积速率  34-35
    3.3.2 红外表征  35-38
    3.3.3 AFM形貌分析  38-39
    3.3.4 光学特性分析  39-41
    3.3.5 光致发光  41-42
  3.4 小结  42-43
第4章纳米SiC多层薄膜结构设计  43-50
  4.1 多层膜的制备条件  44
  4.2 紫外-可见吸收谱分析  44-45
  4.3 SEM分析  45-46
  4.4 FTIR分析  46
  4.5 光致发光分析  46-49
  4.6 小结  49-50
第5章结束语  50-52
参考文献  52-56
致谢  56

纳米SiC薄膜的发光特性及结构设计

内容摘要

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