稀土離子摻入AlN形成的新型材料將稀土離子優(yōu)良的光學(xué)、磁學(xué)性質(zhì)與AlN優(yōu)異的電學(xué)性質(zhì)集于一體,在探測(cè)器件、激光器、照明顯示器件以及稀磁半導(dǎo)體等眾多領(lǐng)域具有光明的應(yīng)用前景和較高的商業(yè)價(jià)值,因此成為目前研究的熱門材料之一。本文采用HVPE方法在藍(lán)寶石襯底上制備厚度約290 nm的AlN薄膜,隨后采用離子注入的手段將Eu、Tm、Pr和Er注入AlN層,制備出一系列稀土離子單摻、雙摻以及三摻AlN的樣品。采用EDX檢測(cè)樣品的成分,以Raman和XRD為結(jié)構(gòu)表征手段,CL和PL為光學(xué)表征手段,主要研究離子注入劑量、退火溫度和共摻對(duì)樣品的結(jié)構(gòu)和光學(xué)特性的影響。研究的主要內(nèi)容和分析結(jié)果如下:1.研究了退火溫度對(duì)AlN:Eu樣品的元素成分、結(jié)構(gòu)和光學(xué)特性的影響,在EDX譜中,發(fā)現(xiàn)退火溫度對(duì)樣品中O元素的含量有較大影響,當(dāng)退火溫度增加時(shí),O元素的含量變少。1040℃的退火能夠釋放離子注入引入的應(yīng)力,使得AlN薄膜的晶格損傷得到一定程度的修復(fù)。AlN:Eu樣品在1000℃下退火時(shí),Eu離子的發(fā)光強(qiáng)度最強(qiáng),超過(guò)1000℃,發(fā)光強(qiáng)度下降。2.研究了Eu離子注入劑量對(duì)AlN:Eu樣品的結(jié)構(gòu)和光學(xué)特性的影響。結(jié)果... 

【文章來(lái)源】：蘇州科技大學(xué)江蘇省

【文章頁(yè)數(shù)】：80 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

氮化鋁結(jié)構(gòu)：（a）六方纖鋅礦；（b）立方閃鋅礦；（c）巖鹽礦；（d）四面體結(jié)構(gòu)

蘇州科技大學(xué)碩士論文 第一章 緒論通常也分別稱為點(diǎn)缺陷、線缺陷、面缺陷和體缺陷。雖然線缺陷和面缺陷能夠通過(guò)優(yōu)化晶體制備的條件和生長(zhǎng)方法來(lái)減少，但是點(diǎn)缺陷以及雜質(zhì)并不能完全避免。缺陷對(duì)器件的影響具有雙面性，如在純Si中摻入少量雜質(zhì)能夠增加載流子的的濃度從而改善Si的電導(dǎo)率。在AlN基的發(fā)光器件中，因稀土離子的摻入而產(chǎn)生的雜質(zhì)能夠充當(dāng)能量傳遞的媒介從而促進(jìn)對(duì)稀土發(fā)光離子的激勵(lì)，而位錯(cuò)缺陷能夠捕獲電子和空穴導(dǎo)致稀土離子發(fā)光猝滅。因此完全抑制材料中的缺陷的做法是不可取的，應(yīng)視實(shí)際應(yīng)用而定。在某些情況下，需要在材料中加入雜質(zhì)來(lái)增強(qiáng)材料的電學(xué)特性[34]。因此，掌握材料中的缺陷和器件的功能能更好地提升器件的使用性能。

生長(zhǎng)工藝應(yīng)用于AlN的生長(zhǎng)，但是獲得高質(zhì)量的AlN仍是一項(xiàng)具前已經(jīng)探索出了多種生長(zhǎng)AlN薄膜的方法。最常用的是脈沖激光沉屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積（MOCVD）[47,48]、物理氣相傳輸（PVT）[延（HVPE）[51]、分子束外延（MBE）[52]和反應(yīng)磁控濺射（RMS，反應(yīng)磁控濺射因其成本低、簡(jiǎn)便、可大規(guī)模生產(chǎn)以及在低溫下敷層而在工業(yè)上得到廣泛應(yīng)用PLD長(zhǎng)AlN材料主要經(jīng)歷三個(gè)過(guò)程[54]：高能光子與靶材之間的相互體膨脹和粒子的沉積成膜。高能的脈沖激光入射到固體靶上，部靶面迅速升溫，同時(shí)溫度向內(nèi)部擴(kuò)散，接著靶材開始熔化、蒸發(fā)為高溫高密度的等離子體。等離子體羽輝在高溫膨脹過(guò)程中翻身碰離和復(fù)合等一系列的反應(yīng)，隨后具有一定動(dòng)能的粒子飛達(dá)襯底，行遷移、擴(kuò)散、成核、生長(zhǎng)，逐漸累積形成薄膜。在此過(guò)程中需N的化學(xué)劑量比。圖1-3所示為PLD法制備AlN膜的示意圖。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Producing deep UV-LEDs in high-yield MOVPE by improving AlN crystal quality with sputtered AlN nucleation layer[J]. Zejie Du,Ruifei Duan,Tongbo Wei,Shuo Zhang,Junxi Wang,Xiaoyan Yi,Yiping Zeng,Junxue Ran,Jinmin Li,Boyu Dong.  Journal of Semiconductors. 2017(11)
[2]Er3+、Pr3+共摻雜AlN薄膜的發(fā)光特性和能量傳遞機(jī)理[J]. 陳飛飛,王曉丹,陽(yáng)明明,毛紅敏.  光子學(xué)報(bào). 2017(08)
[3]Pr3+,Tm3+共注入氮化鋁薄膜的光譜特性[J]. 陽(yáng)明明,王曉丹,曾雄輝,郭昀,張紀(jì)才,徐科.  人工晶體學(xué)報(bào). 2016(05)
[4]寬禁帶半導(dǎo)體AlN晶體發(fā)展現(xiàn)狀及展望[J]. 張偉儒,陳建榮.  新材料產(chǎn)業(yè). 2015(12)
[5]HVPE法生長(zhǎng)AlN薄膜材料[J]. 徐永寬,李強(qiáng),程紅娟,殷海豐,于祥潞,楊丹丹,劉金鑫,岳洋,張峰.  微納電子技術(shù). 2010(02)
[6]稀土金屬對(duì)鐵鉻鋁電熱合金質(zhì)量的影響[J]. 駱繼勛,銀耀德,林生昆,趙齊,王儉.  金屬學(xué)報(bào). 1977(04)



本文編號(hào)：3002420