[發明專利]一種增強硅基二氧化鈦器件的電致發光的方法

無效

• 申請號: 200910099556.X
• 申請日: 2009-06-18
• 公開（公告）號: CN101587931A
• 公開（公告）日: 2009-11-25
• 發明（設計）人: 馬向陽;楊德仁;章圓圓;陳培良;闕端麟
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司
• 代理人: 胡紅娟

技術領域

本發明涉及一種電致發光方法，具體為一種增強硅基二氧化鈦器件的電致發光的方法。

背景技術

TiO₂是間接禁帶半導體，因此室溫帶邊發光的效率非常低。盡管如此，由于TiO₂存在由缺陷態引起的發光中心，它在可見光區域顯示了良好的發光性能。已有研究者實現了TiO₂的電致發光(Y.Nakato，A.Tsumura?andH.Tsubomura，J.Phys.Chem?87(1983)2402，R.R.C.Word?andM.Godinez，Nanotechnology?17(2006)1858)，本發明人也通過熱氧化的方法制備了TiO₂/p⁺-Si異質結，獲得了TiO₂的可見電致發光(Y.Y.Zhang，X.Y.Ma，P.L.Chen，D.S.Li?and?D.R.Yang，Appl.Phys.Lett.94(2009)061115)。如何進一步提高TiO₂的電致發光強度是值得研究的課題。研究表明，TiO₂的缺陷發光主要來自于氧空位，因此提高TiO₂的電致發光強度的關鍵就是提高TiO₂中氧空位的濃度。而通過摻雜、缺氧反應和等離子體處理等方法可以提高氧空位濃度(S.U.M.Khan，M.Al-Shahry，and?W.B.J.Ingler，Science?297(2002)2243，H.Shima，N.Zhong，and?H.Akinaga，Appl.Phys.Lett.94(2009)082905，D.Kan，T.Terashima，R.Kanda，A.Masuno，K.Tanka，S.Chu，H.Kan，A.Ishizumi，Y.Kanemitsu，Y.Shimakawa，and?M.Takano，Nat.Mater.4(2005)816)，其中等離子體處理方法相對比較簡單。

發明內容

本發明提供一種簡單的增強硅基二氧化鈦器件的電致發光的方法，利用等離子體增強化學氣相沉積設備對TiO₂進行Ar等離子處理。

一種增強硅基二氧化鈦器件的電致發光的方法，包括以下步驟：

1)將電阻率為0.005-50歐姆·厘米的P型或N型硅片清洗后，在硅襯底上制備TiO₂薄膜；在硅襯底上制備TiO₂薄膜可利用常規的濺射、熱氧化、蒸發或者溶膠-凝膠等方法；

2)將TiO₂薄膜放入等離子體增強化學氣相沉積設備的反應室中，反應室真空度抽至5×10^-3Pa，通入Ar氣，在10Pa～80Pa壓強下，襯底溫度為100℃～400℃，進行Ar等離子處理，功率為20w～70w，時間為0.5h～3h；

3)在TiO₂薄膜上濺射透明ITO(Indium?Tin-Oxide銦錫氧化物)電極，在硅襯底背面沉積歐姆接觸電極。

TiO₂的電致發光是由氧空位引起的，而Ar等離子體處理可以使氧空位濃度增高，所以經等離子體處理后TiO₂的電致發光增強。

本發明可以通過調節Ar氣的壓強來調節Ar等離子體的濃度，調節功率來調節Ar氣的離化程度，調節襯底溫度和處理時間來調節Ar等離子體和TiO₂薄膜的反應程度。

Ar氣的壓強越大，即反應室中的Ar氣越多，則Ar等離子體的濃度越高。TiO₂與Ar氣的作用可以用如下反應方程式表示：

Ar⇔Ar++e----(1)]]>