纳米硅微晶影响Er掺杂SiO2薄膜光致与电致发光研究

"本文主要研究了纳米硅微晶对Er离子掺杂的SiO2薄膜光致发光和电致发光性质的影响。通过Er和硅离子共注入热氧化SiO2薄膜，制备出含有纳米硅微晶的发光薄膜，并以此为基础构建了ITO/SiON/Si-rich SiO2:Er/Si MOS结构的电致发光器件。实验结果显示，随着纳米硅微晶密度的增加，Er离子在1.54μm处的红外光致发光强度增强，表明纳米硅微晶能够敏化Er离子的光致发光效果。然而，在电致发光方面，纳米硅微晶数量的增加导致SiO2薄膜中的电子俘获陷阱增多，进而使电子隧穿现象增加，减少了过热电子的数量和平均能量，从而降低了Er离子的电致发光效率。" 这篇研究论文探讨了纳米硅微晶在Er离子掺杂的SiO2薄膜中的作用，特别是在光致发光和电致发光过程中的不同效应。Er离子被用于掺杂SiO2薄膜，因为它们在特定波长（如1.54μm）下具有强烈的光发射，这在光纤通信和光学传感器等领域有着重要应用。通过Er和硅离子的共同注入，研究人员能够控制纳米硅微晶在薄膜中的分布，以研究其对发光性能的影响。 实验结果表明，纳米硅微晶的增加对Er离子的光致发光有积极的促进作用。这是因为纳米硅微晶的存在为Er离子提供了更有效的能量转移途径，增强了Er离子吸收并再发出1.54μm红外光的能力，从而提高了光致发光的效率。这一发现对于提高光通信系统的信号传输效率具有潜在价值。 然而，当涉及到电致发光时，情况有所不同。电致发光是通过电子与空穴的复合来实现的，而纳米硅微晶的增多会引入更多的电子俘获陷阱。这些陷阱捕获电子，减少了可用于与Er离子碰撞并激发发光的过热电子数量，从而降低了电致发光效率。这表明在设计和优化基于Er离子掺杂的电致发光器件时，必须考虑纳米硅微晶密度的平衡，以防止其对器件性能的负面影响。 总结起来，这项研究揭示了纳米硅微晶在Er离子掺杂SiO2薄膜中的双面性：它既可以敏化光致发光，也可以降低电致发光效率。这对于理解和改进基于这类材料的光电设备的设计具有重要意义，也为未来开发高性能的光电器件提供了新的思路。同时，这项工作也提醒我们，在考虑材料性能优化时，必须综合考虑多种因素，包括掺杂元素、纳米结构以及它们如何影响载流子的行为。