[發(fā)明專利]稀土復(fù)合離子注入發(fā)光材料制備方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200610140645.0
• 申請(qǐng)日: 2006-09-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101153217A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張建國(guó);王曉欣;成步文;余金中;王啟明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所
• 主分類號(hào): C09K11/77
• 分類號(hào): C09K11/77
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 湯保平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種離子注入制備發(fā)光材料的方法，特別涉及一種稀土復(fù)合離子注入制備發(fā)光材料的方法。

背景技術(shù)

在各種各樣固態(tài)發(fā)光材料的制備中，稀土離子經(jīng)常被采用作為摻雜離子來(lái)實(shí)現(xiàn)各種波段的發(fā)光光源。在制備稀土摻雜發(fā)光材料的方法中，離子注入是其中一個(gè)重要的摻雜手段，它采用非平衡摻雜的原理可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)超過(guò)材料中稀土固溶度的摻雜密度，尤其是在半導(dǎo)體材料或薄膜材料的需要精密控制摻雜劑純度的摻雜過(guò)程中，離子注入可以很好的滿足這方面的需求。德國(guó)Ennen最早報(bào)道了采用離子注入稀土金屬Er進(jìn)入半導(dǎo)體材料單晶硅和砷化鎵中(美國(guó)Applied?PhysicsLetters，1983?Vol?43?page?943和1985?Vol?46?page?381)，并實(shí)現(xiàn)了低溫下比較強(qiáng)的發(fā)光，相關(guān)技術(shù)申請(qǐng)了歐洲專利。

稀土材料單獨(dú)作為離子形式存在時(shí)，一般而言，它們是不具有光學(xué)活性的，它們只有在與其它元素離子形成配合物的情況下，稀土離子才有可能作為發(fā)光中心存在。因此，稀土離子注入制備發(fā)光材料時(shí)，一般都需要同時(shí)注入別的摻雜元素離子以期經(jīng)過(guò)高溫退火后與注入的稀土離子形成復(fù)合的發(fā)光中心，這加長(zhǎng)了材料制備的周期，因而增加了材料制備的成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明專利的目的是提供一種稀土復(fù)合離子注入制備發(fā)光材料的方法。其核心是在離子注入進(jìn)行稀土離子摻雜時(shí)利用稀土復(fù)合離子同步注入摻入其它雜質(zhì)離子，無(wú)須低溫、多次注入，實(shí)驗(yàn)重復(fù)性好，工藝簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，適用于制備各種稀土摻雜固態(tài)發(fā)光材料。

本實(shí)用新型一種稀土復(fù)合離子注入制備發(fā)光材料的方法，其特征在于，其中包括如下步驟：

步驟1：取一襯底；

步驟2：在該襯底上注入稀土離子的復(fù)合離子；

步驟3：退火，完成發(fā)光材料的制備。

其中該襯底為體材料或體材料上的薄膜或量子異質(zhì)結(jié)構(gòu)。

其中該量子異質(zhì)結(jié)構(gòu)包括量子阱、量子線、量子點(diǎn)中至少一種。

其中該襯底為半導(dǎo)體材料或?yàn)榻^緣體材料。

其中稀土離子包括所有16種稀土材料，它們是釔、鑭、鈰、鐠、釹、钷、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥或它們的組合。

其中復(fù)合離子中除稀土離子之外的雜質(zhì)離子包括氮、氧、氟、磷、硫、氯或它們的組合。

其中復(fù)合離子注入時(shí)，復(fù)合離子的表示式為(RExRy)m+/-，其中RE代表稀土，R代表其它元素，包括氮、氧、氟、磷、硫、氯或它們的組合，x，y可分別取為1，1.5，2，2.5，3，m可取為1，2，3，4，5。

其中離子注入時(shí)，離子源采用稀土化合物起弧，或采用稀土單質(zhì)在相應(yīng)的包含有雜質(zhì)離子的其他化合物中起弧。

其中離子注入時(shí)的溫度設(shè)定為零下200℃到800℃之間任意溫度。

其中所述的退火的溫度為200℃到1000℃之間任意溫度。

附圖說(shuō)明

為進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，以下結(jié)合實(shí)例及附圖對(duì)本發(fā)明作一詳細(xì)的描述，其中：

圖1是稀土復(fù)合離子注入的示意圖；

圖2是常溫下采用稀土復(fù)合離子源ErF1+和ErF2+注入到單晶硅中經(jīng)在惰性氣氛下退火后測(cè)得的低溫光致發(fā)光譜圖；

圖3是常溫下采用稀土復(fù)合離子源PrF2+注入到單晶硅中經(jīng)在惰性氣氛下退火后測(cè)得的低溫光致發(fā)光譜圖；

圖4是液氮溫度(77K)下采用稀土復(fù)合離子源PrF2+注入到單晶硅中經(jīng)在惰性氣氛下退火后測(cè)得的低溫光致發(fā)光譜圖；

圖5是常溫下采用稀土金屬鉺單質(zhì)在氟化硼氣氛下起弧將ErF2+注入到單晶硅中經(jīng)在惰性氣氛下退火后測(cè)得的低溫光致發(fā)光譜圖；

具體實(shí)施方式

本發(fā)明其核心是在離子注入進(jìn)行稀土離子摻雜時(shí)利用復(fù)合離子同步注入摻入其它雜質(zhì)離子，無(wú)須低溫、多次注入，實(shí)驗(yàn)重復(fù)性好，工藝簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，適用于制備各種稀土摻雜發(fā)光材料。

請(qǐng)參閱圖1所示，本發(fā)明一種稀土復(fù)合離子注入制備發(fā)光材料的方法，其中包括如下步驟：

步驟1：取一襯底，該襯底為體材料或體材料上的薄膜或量子異質(zhì)結(jié)構(gòu)，該量子異質(zhì)結(jié)構(gòu)包括量子阱、量子線、量子點(diǎn)中至少一種，該襯底為半導(dǎo)體材料或?yàn)榻^緣體材料；

其中稀土離子包括所有16種稀土材料，它們是釔、鑭、鈰、鐠、釹、钷、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥或它們的組合；

其中復(fù)合離子中除稀土離子之外的雜質(zhì)離子包括氮、氧、氟、磷、硫、氯或它們的組合；