飞秒脉冲激光辐照对硅发光性能的影响

• 作者: 常利阳 朱敏 李国强 李家文 李晓红 谢长鑫 邱荣 黄文浩
• 来源期刊: 物理学报
• 关键词: 飞秒脉冲激光 单晶硅 光致发光 氧缺陷SiOx
• 年，卷（期）: 2014,（5）
• 所属期刊栏目: 凝聚物质:电子结构、电学、磁学和光学性质
• 页码范围: 057801-1-057801-8
• 页数: 1页
• 语种: 中文
• DOI: 10.7498/aps.63.057801

摘要

利用飞秒脉冲激光对单晶硅进行辐照，研究了在不同环境(纯水和空气)和能量密度条件下激光刻蚀过后硅片的光致荧光特性。对于辐照后的硅片，利用了场发射扫描电子显微镜(FESEM)、能谱仪(EDS)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、光致荧光光谱仪(PL)进行表征。结果显示：在空气中样品表面形成了条纹状微结构，纯水中硅片表面生成了尺寸更小的珊瑚状微结构；激光刻蚀后在硅片表面的生成物主要是SiOx(x<2)，在纯水中处理后硅片氧元素的含量接近是空气中的4倍；傅里叶变换红外透射谱中主要为Si-Si键(610 cm-1)和Si-O-Si键(1105 cm-1)的振动；在空气和纯水中激发出的荧光均为蓝光(420-470 nm)，在各自最佳激发波长下，纯水中荧光强度比空气中强2到3倍，但是在可见光范围内荧光峰的位置和形状都基本没有发生变化。研究表明：氧元素在光致发光增强上起着重要作用，光致发光最主要是由形成的氧缺陷SiOx (x<2)导致的，生成低值氧化物SiOx的多少决定了发光的强弱。