[發(fā)明專利]可控非對稱摻雜勢壘納米硅基發(fā)光器件及其制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810025499.6
• 申請日: 2008-05-06
• 公開（公告）號: CN101271947A
• 公開（公告）日: 2008-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 韋德遠;徐駿;王濤;陳德媛;韓培高;孫紅程;劉宇;陳谷然;陳坤基;馬忠元;李偉;徐嶺
• 申請（專利權(quán)）人: 南京大學(xué)
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 何朝旭

1.一種可控非對稱摻雜勢壘納米硅基發(fā)光器件，包括p型半導(dǎo)體襯底，其特征在于：在所述p型半導(dǎo)體襯底上淀積有硼摻雜的非晶碳/氮化硅薄膜作為空穴勢壘層；在所述空穴勢壘層上淀積有非晶硅薄膜退火后生成的納米硅薄膜作為發(fā)光有源層；在所述發(fā)光有源層上淀積有磷摻雜的非晶二氧化硅薄膜作為電子勢壘層；在所述電子勢壘層上淀積留有光學(xué)窗口的導(dǎo)電薄膜作為發(fā)光器件陰極；所述p型半導(dǎo)體襯底的背面淀積有導(dǎo)電薄膜作為發(fā)光器件陽極。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述可控非對稱摻雜勢壘納米硅基發(fā)光器件，其特征在于：所述導(dǎo)電薄膜為金屬薄膜。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述可控非對稱摻雜勢壘納米硅基發(fā)光器件，其特征在于：所述陰極由鋁薄膜構(gòu)成，所述陽極由金薄膜構(gòu)成。

4.一種可控非對稱摻雜勢壘納米硅基發(fā)光器件制備方法，包括以下步驟：

第一步驟、制備帶有量子阱結(jié)構(gòu)的多層薄膜

1-1、采用硅烷、甲烷/氨氣和硼烷的混合氣體作為反應(yīng)氣源，在p型半導(dǎo)體襯底上淀積得到硼摻雜氫化非晶碳/氮化硅薄膜；

1-2、采用硅烷作為反應(yīng)氣源，在所述硼摻雜的氫化非晶碳/氮化硅薄膜之上，使硅烷分解淀積生成氫化非晶硅薄膜；

1-3、采用硅烷和磷烷作為反應(yīng)氣源，在氫化非晶硅薄膜上淀積摻磷氫化非晶硅薄膜；

1-4、采用氧氣作為氣源，將摻磷氫化非晶硅薄膜等離子體原位氧化生成磷摻雜的氫化非晶二氧化硅薄膜；

第二步驟、后處理退火晶化

2-1、將上一步驟得到的帶有量子阱結(jié)構(gòu)多層薄膜的p型半導(dǎo)體襯底樣品進行恒溫脫氫退火預(yù)處理，使多層薄膜中所含有的大量氫平穩(wěn)脫出薄膜；使硼摻雜的氫化非晶碳/氮化硅薄膜成為硼摻雜的非晶碳/氮化硅薄膜；使氫化非晶硅薄膜脫氫變成非晶硅薄膜；使磷摻雜的氫化非晶二氧化硅薄膜成為磷摻雜的非晶二氧化硅薄膜；

2-2、將恒溫脫氫退火預(yù)處理后的樣品進行快速熱退火處理，使非晶硅薄膜成核、結(jié)晶；

2-3、將快速熱退火處理后的樣品恒溫退火處理，使非晶硅薄膜中生成的結(jié)晶核繼續(xù)長大，生成夾在硼摻雜的非晶碳/氮化硅薄膜和磷摻雜的非晶二氧化硅薄膜之間的納米硅量子點，以作為發(fā)光有源層；

第三步驟、制備器件的電極

3-1、在作為電子勢壘層的磷摻雜的非晶二氧化硅薄膜上淀積留有光學(xué)窗口的導(dǎo)電薄膜作為發(fā)光器件陰極；

3-2、在p型半導(dǎo)體襯底背面淀積導(dǎo)電薄膜作為發(fā)光器件的陽極。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述可控非對稱摻雜勢壘納米硅基發(fā)光器件制備方法，其特征在于：所述硼摻雜氫化非晶碳/氮化硅薄膜厚度為0.2-10nm；所述氫化非晶硅薄膜厚度為0.1-5nm；所述摻磷氫化非晶硅薄膜厚度為0.1-5nm；所述磷摻雜的氫化非晶二氧化硅薄膜厚度為0.2-10nm。

6.一種可控非對稱摻雜勢壘納米硅基發(fā)光器件，包括n型半導(dǎo)體襯底，在所述n型半導(dǎo)體襯底上淀積有磷摻雜的非晶二氧化硅薄膜作為電子勢壘層；在所述電子勢壘層上淀積有非晶硅薄膜退火后生成的納米硅薄膜作為發(fā)光有源層；在所述發(fā)光有源層上淀積有硼摻雜的非晶碳/氮化硅薄膜作為空穴勢壘層；在所述空穴勢壘層上淀積留有光學(xué)窗口的導(dǎo)電薄膜作為發(fā)光器件陽極，所述n型半導(dǎo)體襯底的背面淀積有導(dǎo)電薄膜作為陰極。