沉積溫度和時(shí)間對(duì)多孔SiC薄膜的光致發(fā)光性能的影響

劉燦輝，陶偉杰，陶瑩雪，賀振華

(武漢理工大學(xué)信息工程學(xué)院，武漢 430070)

0 引 言

碳化硅(SiC)作為極具前景的第三代半導(dǎo)體材料之一，擁有優(yōu)異的物理化學(xué)性質(zhì)，如禁帶寬度大、電子遷移率高和導(dǎo)熱系數(shù)高等優(yōu)點(diǎn)，SiC可以在高溫、高壓等極限條件下服役工作[1-3]。SiC在大功率器件、高頻開關(guān)器件和交直流變換器等方面已有相關(guān)的應(yīng)用，如4H-SiC功率晶體管[4]、絕緣柵雙極晶體管(IGBT)[5]和太陽能逆變器[6]等。由于SiC禁帶寬度為2.2～3.3 eV，因此SiC適合應(yīng)用于藍(lán)、綠色LED發(fā)光器件和光電傳感器件的制備[7]。但是，由于SiC屬于間接帶隙半導(dǎo)體，它的發(fā)光需要額外聲子參與才能滿足動(dòng)量守恒定律，因此SiC的發(fā)光效率低，上述缺點(diǎn)限制了SiC在光學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。研究發(fā)現(xiàn)，多孔結(jié)構(gòu)可以有效地提高SiC的發(fā)光性能。Petrova-Koch等[8]使用電化學(xué)腐蝕的方法制備了多孔SiC，多孔結(jié)構(gòu)SiC與SiC體材料相比，熒光性能被增強(qiáng)。Torchynska等[9]使用電化學(xué)方法制備了多孔SiC，再經(jīng)過反應(yīng)離子刻蝕，發(fā)現(xiàn)相比SiC體材料，多孔SiC在可見光范圍內(nèi)的熒光性能被增強(qiáng)。Lu等[10]在摻雜的多孔SiC表面沉積納米級(jí)的Al2O3層，抑制表面非輻射復(fù)合，光致發(fā)光性能被顯著增強(qiáng)。

本文提出利用三層結(jié)構(gòu)的多孔SiC薄膜來提高SiC的光致發(fā)光性能，襯底是單晶硅，中間層是雙通陽極氧化鋁(AAO)模板，最上層是SiC。本研究選用具有制備溫度低、成膜致密、附著性好、鍍膜面積大且均勻等優(yōu)點(diǎn)的磁控濺射工藝[11]來制備多孔SiC薄膜。使用掃描電子顯微鏡(SEM)、拉曼光譜(Raman)、透射電子顯微鏡(TEM)、X射線光電子能譜(XPS)、光致發(fā)光光譜(PL)對(duì)多孔SiC薄膜的微觀結(jié)構(gòu)、組成、光致發(fā)光性能等進(jìn)行研究?！?br>