TiO2/p+-Si异质结的电致发光：新型高效硅基发光技术

TiO2/p+-Si异质结的电致发光是一项具有创新性的研究，由章圆圆、马向阳等人在浙江大学材料科学与工程系进行。他们采用磁控溅射技术在掺硼硅片（p+-Si）上沉积高纯度Ti薄膜，随后通过热氧化工艺制备出TiO2薄膜，形成独特的异质结结构。这种异质结的独特之处在于其在特定条件下表现出电致发光现象。 当p+-Si衬底接正电压时，即处于正向偏压状态，TiO2/p+-Si异质结展现出强烈的可见光发射，其光谱覆盖了蓝光、绿光和红光波段，显示出良好的发光性能。这与TiO2作为间接带隙半导体通常较低的室温发光效率形成了鲜明对比。研究者们注意到，尽管电解液中的电致发光在早期得到了实现，但难以应用于实际器件，因此转向了固态电致发光的研究，尤其是寻找替代电解液的材料。 硅片，作为间接带隙半导体的代表，因其导电性的可调性和在光电子领域的潜力，成为了探索的目标。作者们发现，将TiO2薄膜结合到p+-Si上，形成了一个在正向偏压下能够实现电致发光的新型器件，这对于拓展TiO2的应用以及推动硅基光电集成的发展具有重要意义。 实验部分采用了先进的直流磁控溅射技术，确保了Ti膜的高质量沉积。通过控制衬底的晶向（<100>）和电阻特性，研究人员得以优化异质结的性能。在不同偏压条件下，他们分析了能带图，揭示了TiO2/p+-Si异质结电致发光的机制，这是理解其工作原理的关键。 这项工作的成果不仅提供了关于TiO2电致发光的新途径，也为硅基光电集成技术开辟了新的可能性。未来的研究可能聚焦于提高发光效率、优化器件设计以及探索更广泛的光谱响应，以期推动这一领域的进一步发展。