稀土离子注入的硅材料MOS结构高效率电致发光器件  

Efficient Electroluminescence Devices with Rare Earth Ion Implanted Silicon MOS Structures

作　　者：孙甲明[1] 张俊杰[1] 杨阳[1] 张新霞[1] 刘海旭[1] W.Skorupa M.Helm 

机构地区：[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]Institute of Ion Beam Physics and Materials Research,Forschungszentrum Dresden Rossendorf,P.O.Box 510119,Dresden D-01314,Germany

出　　处：《材料科学与工程学报》2009年第1期121-124,共4页Journal of Materials Science and Engineering

基　　金：“973计划”资助项目(2007CB613403);国家自然科学基金资助项目(60776036);教育部新世纪人才项目(NCET-07-0459)

摘　　要：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 nm5、43 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。Recent progresses of efficient electroluminescence devices based on rare earth Re （Re=Er, Eu, Tb, Ce and Gd） implanted SiO2 metal-oxide-silicon （MOS） structure are presented in this paper. Different emission spectra from infrared （1.54μm）, visible （618 nm, 543 nm, 440 nm） up to ultraviolet （316 nm） were obtained by implantation of different rare earth ions. The electroluminescence properties of the rare earth ions in SiO2 were studied systematically. The quantum effieiencies of the infrared, green and ultraviolet electroluminescence are 14%, 16% and 5% from the Er, Tb and Gd implanted SiO2 .Re MOS devices with an effective active layer thickness of 50 nm, which are close to the Ⅲ-Ⅴ semiconductor light emitting devices.

关 键 词：半导体光电子 电致发光 MOS器件 稀土离子 二氧化硅 

分 类 号：O472.3[理学—半导体物理] O482.3[理学—物理]