一种硅酸铒晶体和硅纳米晶共镶嵌二氧化硅薄膜及其制备方法和应用与流程

文档序号:21174206发布日期:2020-06-20 17:22阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种硅酸铒晶体和硅纳米晶共镶嵌二氧化硅薄膜的制备方法,其特征在于,包括步骤:

(1)将p型硅片清洗后作为衬底加热;在真空下,以50~60ml/min通入ar和o2的混合气体,利用射频磁控溅射对硅靶和铒靶进行反应共溅射,在预溅射至挡板至少20min后再开始在衬底上溅射沉积薄膜;

所述混合气体中o2体积百分含量不大于1%;

(2)惰性气氛下,对步骤(1)得到的薄膜进行1050~1300℃热处理,自然降温即得所述的硅酸铒晶体和硅纳米晶共镶嵌二氧化硅薄膜。

2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,衬底加热至100℃以上,在通入ar和o2的混合气体前,先抽真空至真空度不大于2×10-3pa。

3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,所述混合气体中o2体积百分含量不大于0.5%。

4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,溅射时,硅靶功率为50~190瓦,铒靶功率为5~100瓦,溅射腔室的压强为0.1~10pa,在衬底上溅射沉积薄膜的时间为15~60min。

5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,1050~1300℃热处理停留时间为0.5~2h。

6.根据权利要求1~5任一权利要求所述的制备方法制备得到的硅酸铒晶体和硅纳米晶共镶嵌二氧化硅薄膜。

7.根据权利要求6所述的硅酸铒晶体和硅纳米晶共镶嵌二氧化硅薄膜在发光领域的应用。

8.一种低开启电压高效率红外发光二极管的制备方法,其特征在于,包括步骤:

(i)在真空下将权利要求6所述的硅酸铒晶体和硅纳米晶共镶嵌二氧化硅薄膜加热至100℃以上,通入保护气体,利用直流溅射对金靶进行溅射,在p型硅一侧沉积金属电极;

(ii)在真空下,通入保护气体,将步骤(i)沉积金属电极后的薄膜加热至100℃以上,利用直流溅射对氧化铟锡靶进行溅射,在硅酸铒晶体和硅纳米晶共镶嵌二氧化硅薄膜一侧沉积薄膜,即得到所述的低开启电压高效率红外发光二极管。

9.根据权利要求8所述的制备方法,其特征在于,步骤(i)中,所述保护气体为ar,通入ar前,先抽真空至真空度不大于2×10-3pa,溅射时压强为1~10pa;

步骤(ii)中,所述保护气体为ar,通入ar前,先抽真空至真空度不大于2×10-3pa,溅射时压强为0.1~1pa。

10.根据权利要求8或9所述的制备方法制备得到的低开启电压高效率红外发光二极管,其特征在于,开启电压不高于20v。


技术总结
本发明公开了一种硅酸铒晶体和硅纳米晶体共镶嵌二氧化硅薄膜及其制备方法和应用,采用反应共溅射制备富硅硅酸铒薄膜,在通过高温热处理得到硅酸铒晶体和硅纳米晶。本发明还公开了在上述薄膜基础上制备得到的低开启电压高效率红外发光二极管。由于硅纳米晶的形成,薄膜导电性增强,器件开启电压减小;由于硅酸铒晶体的形成,薄膜铒的有效掺杂浓度提高,器件红外电致发光强度上升、效率大幅提高。本发明制备工艺简单,工业兼容性好,在硅基集成光源或半导体发光、光通信等领域具有广阔的应用前景。

技术研发人员:李东升;何马军;杨德仁
受保护的技术使用者:浙江大学
技术研发日:2020.02.24
技术公布日:2020.06.19
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