اثر فوتولومينسانس در لايه هاي بس بلور SiNx/SiO2 رشد يافته به روش تبخير حرارتي واكنش گر ثر محيط پلاسما

در اين تحقيق لايه هاي بس بلور SiNx/SiO2 با روش تبخير حرارتي متناوب سيليكون (Si) و سيليكا (SiO2) بر روي بسترهاي سيليكون تحت پلاسماي نيتروژن ساخته شدند. تصاوير ميكروسكوپ الكتروني نشان دهنده وجود ساختار بس لايه و همچنين توليد نانوبلورهاي سيليكون در لايه هاي فعال SiNx پس از بازپخت در دماي 1050°c است كه مي تواند ناشي از تجزيه شيميايي نيتريد سيليكون با تناسب عنصري ناكامل باشد. بررسي اثر فوتولومينسانس بصورت تابعي از ضخامت لايه هاي فعال SiNx نشان دهنده ي وجود دو نوار لومينسانس مجزا در ناحيه مرئي و فروسرخ نزديك مي باشد. اين نوارهاي انرژي به ترتيب با باز تركيب اكسايتونها در ترازهاي انرژي مربوط به نقصهاي شبكه اي موجود در شكاف انرژي SiO2 و اثر حبس كوانتومي در نانو بلورهاي سيليكون حبس شده بين دو لايه ي اكسيد سيليكون نسبت داده مي شود.

In this work, SiNx/SiO2 multilayers were grown onto Silicon (Si) substrates by reactive and alternative evaporation of Si and SiO2 in Nitrogen plasma. Transmission electron microscope (TEM) images confirmed the multilayer structure and generation of Si nanocrystals due to chemical dissociation of sub-stoichiometric silicon nitride after post annealing of the samples until 1050°C. The Photoluminescence (PL) spectroscopy describes strong visible and near infrared (NIR) photoluminescence as a function of SiN. layers thickness. These bands are attributed to exciton recombination through energy levels of lattice defects in SiO2 bandgap and quantum confinement effect in Si nanocrystals respectively. It was observed that for thickness of 1 nm of SiN. layers, Si nanocrystals size are higher than what is expected according to thickness of SiN. layer (Inn) and PL is attributed to Sinanocrystals confined between two layers of SiO2