稀土离子注入的硅材料MOS结构高效率电致发光器件

材料科学与工程学报, 2009, 27(1): 121-124.

稀土离子注入的硅材料MOS结构高效率电致发光器件

孙甲明 ^1, , 张俊杰 ^2, , 杨阳 ^3, , 张新霞 ^4, , 刘海旭 ^5, , ^6, , ^7,

1.南开大学物理学院,弱光非线性光子学教育部重点实验室,南开大学,天津,300071

2.南开大学物理学院,弱光非线性光子学教育部重点实验室,南开大学,天津,300071

3.南开大学物理学院,弱光非线性光子学教育部重点实验室,南开大学,天津,300071

4.南开大学物理学院,弱光非线性光子学教育部重点实验室,南开大学,天津,300071

5.南开大学物理学院,弱光非线性光子学教育部重点实验室,南开大学,天津,300071

6.Institute of Ion Beam Physics and Materials Research,Forschungszentrum Dresden Rossendorf,P.O.Box 510119,Dresden D-01314,Germany

7.Institute of Ion Beam Physics and Materials Research,Forschungszentrum Dresden Rossendorf,P.O.Box 510119,Dresden D-01314,Germany

基金项目: 国家重点基础研究发展规划(973计划)(2007CB613403) 国家自然科学基金(60776036) 教育部新世纪优秀人才支持计划(NCET-07-0459)

关键词：半导体光电子 , 电致发光 , MOS器件 , 稀土离子 , 二氧化硅

Efficient Electroluminescence Devices with Rare Earth Ion Implanted Silicon MOS Structures

W.Skorupa ^1, , M.Helm ^2, ,

1.南开大学物理学院,弱光非线性光子学教育部重点实验室,南开大学,天津,300071

2.南开大学物理学院,弱光非线性光子学教育部重点实验室,南开大学,天津,300071

本文介绍了在稀土离子Re(Re=Er、Eu、Tb、Ce和Gd)注入的SiO2金属-氧化物-硅(MOS)结构高效率电致发光器件的研究进展情况.通过将不同的稀土离子注入到SiO2薄膜,相继获得了发射光谱峰值分别位于红外(1.54μm)、可见光(618 nm、543 nm、440 nm)至紫外(316 nm)光谱范围的MOS结构电致发光器件,并系统研究了SiO2:Re薄膜中稀土离子的电致发光特性.在SiO2:Re有效发光层的厚度为50 nm,掺杂浓度为1-3%的条件下,稀土Er、Tb和Gd离子注入掺杂的硅材料MOS结构电致发光器件在红外、绿光和紫外的量子效率分别达到14%、16%和5%,接近了商品化Ⅲ-V族半导体发光二极管的水平.

参考文献

[1]	J. M. Sun;T. Dekorsy;W. Skorupa;B. Schmidt;M. Helm .Origin of anomalous temperature dependence and high efficiency of silicon light-emitting diodes[J].Applied physics letters,2003(19):3885-3887.
[2]	F. Iacona;D. Pacifici;A. Irrera;M. Miritello;G. Franzo;F. Priolo;D. Sanfilippo;G. Di Stefano;P. G. Fallica .Electroluminescence at 1.54 μm in Er-doped Si nanocluster-based devices[J].Applied physics letters,2002(17):3242-3244.
[3]	Sun JM;Skorupa W;Dekorsy T;Helm M;Rebohle L;Gebel T .Efficient ultraviolet electroluminescence from a Gd-implanted silicon metal-oxide-semiconductor device[J].Applied physics letters,2004(16):3387-3389.
[4]	S. Prucnal;J. M. Sun;W. Skorupa;M. Helm .Switchable two-color electroluminescence based on a Si metal-oxide-semiconductor structure doped with Eu[J].Applied physics letters,2007(18):181121-1-181121-3-0.
[5]	J. M. Sun;S. Prucnal;W. Skorupa;M. Helm;L. Rebohle;T. Gebel .Increase of blue electroluminescence from Ce-doped SiO_(2) layers through sensitization by Gd~(3+) ions[J].Applied physics letters,2006(9):091908-1-091908-3-0.
[6]	J. M. Sun;S. Prucnal;W. Skorupa;T. Dekorsy;A. Muchlich;M. Helm;L. Rebohle;T. Gebel .Electroluminescence properties of the Gd~(3+) ultraviolet luminescent centers in SiO_(2) gate oxide layers[J].Journal of Applied Physics,2006(10):103102-1-103102-5-0.

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