專利名稱：硅基藍－紫光發(fā)光材料及其制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種硅基發(fā)光材料及其制備工藝，尤其是一種硅基藍—紫光發(fā)光材料。
目前，硅基發(fā)光材料的制作一般采用普通物理、化學(xué)或物理化學(xué)工藝，如化學(xué)腐蝕、射頻輝光放電、等離子體化學(xué)氣相沉積、高溫氧化后處理、離子注入結(jié)合退火處理等。用這些工藝所制作的硅基發(fā)光材料通常為發(fā)射長波長光波(如紅光)的發(fā)光材料，一般不能得到發(fā)射藍—紫光的發(fā)光材料。另外用上述工藝制作的材料的性能參數(shù)重復(fù)性也較差。
本發(fā)明的目的是為了提供一種性能穩(wěn)定且發(fā)光效率較高的硅基藍—紫光發(fā)光材料。
本發(fā)明的另一目的是為了提供一種通過采用高能重離子束加工結(jié)合離子注入的工藝，以代替?zhèn)鹘y(tǒng)工藝，生產(chǎn)性能穩(wěn)定且發(fā)光效率較高的硅基藍—紫光發(fā)光材料的制備工藝。
本發(fā)明的目的可通過如下措施來實現(xiàn)一種硅基藍—紫光發(fā)光材料是在單晶硅基片層上設(shè)有發(fā)光層，在發(fā)光層上設(shè)有薄膜保護層。
本發(fā)明的另一目的還可通過如下措施來實現(xiàn)一種硅基藍—紫光發(fā)光材料的制備工藝包括下述步驟先將單晶硅片在高溫加氣氛下進行熱處理；然后將預(yù)處理后的單晶硅片注入離子進行摻雜；再用高能離子對摻雜硅片進行輻照。
本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點1、本發(fā)明采用高能離子束加工已進行碳離子注入的樣片，所制作的發(fā)光材料的性能參數(shù)重復(fù)性好，且性能穩(wěn)定。
2、本發(fā)明采用的碳離子注入可在給定的樣片內(nèi)部要求深度區(qū)制作設(shè)定形狀的基層，隨后的高能重離子束加工在該基層中制作出發(fā)光點和發(fā)光中心而使其成為發(fā)光層，發(fā)光層的形狀和厚度等可控制，發(fā)光點和發(fā)光中心在發(fā)光層中的分布均勻，且也可控制。
3、本發(fā)明所制作的發(fā)光材料為發(fā)射藍—紫光的新型硅基發(fā)光材料，具有透光保護層—發(fā)光層—硅基片層三明治結(jié)構(gòu)，表面的透光保護層薄膜可保護發(fā)光層使其不易遭到損壞。
本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)由以下附圖給出

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖1—單晶硅基片層2—發(fā)光層3—薄膜保護層本發(fā)明還將結(jié)合附圖實施例作進一步詳述參照圖1，一種新型藍—紫光發(fā)光材料是在單晶硅基片層1上設(shè)有發(fā)光層2，在發(fā)光層2上設(shè)有薄膜保護層3。
所述的發(fā)光層2為具有CxSiyO1-x-y的結(jié)構(gòu)，其中x＝0.005-0.92，y＝0.02-0.45；發(fā)光層2厚度為0.05-4.0μm，發(fā)光中心微區(qū)面密度為1×109-1×1015cm-2，發(fā)光波長為370nm-470nm。。
所述的薄膜保護層3具有類SiO2結(jié)構(gòu)，厚度為0.08-2.0μm。
本發(fā)明的制備工藝包括下述步驟先將單晶硅片在高溫700-1300℃，氣氛為高純氧氣或高純水蒸汽下進行熱處理；然后將預(yù)處理后的單晶硅片采用碳離子進行摻雜注入，其能量為10KeV-5MeV；再用高能重離子對摻雜硅片進行輻照，其輻照能量為100MeV-3.0GeV。
權(quán)利要求
1.一種新型硅基藍—紫光發(fā)光材料，其特征在于在單晶硅基片層(1)上設(shè)有發(fā)光層(2)，在發(fā)光層(2)上設(shè)有薄膜保護層(3)。
2.如權(quán)利要求1所述的新型硅基藍—紫光發(fā)光材料，其特征在于所述的發(fā)光層(2)為CxSiyO1-x-y結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求1所述的新型硅基藍—紫光發(fā)光材料，其特征在于所述的薄膜保護層(3)具有類SiO2結(jié)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求1所述的新型硅基藍—紫光發(fā)光材料，其特征在于所述的薄膜保護層(3)的厚度為0.08-2.0μm，發(fā)光層(2)厚度為0.05-4.0μm，發(fā)光中心微區(qū)面密度為1×109-1×1015cm-2，發(fā)光波長為370nm-470nm。
5.一種權(quán)利要求1所述的新型硅基藍—紫光發(fā)光材料的制備工藝，其特征在于包括下述步驟先將單晶硅片在高溫加氣氛下進行熱處理；然后將預(yù)處理后的單晶硅片注入離子進行摻雜；再用高能重離子對摻雜硅片進行輻照。
6.如權(quán)利要求5所述的新型硅基藍—紫光發(fā)光材料的制備工藝，其特征在于所述的單晶硅片的熱處理溫度為700-1300℃，氣氛為高純氧氣或高純水蒸汽。
7.如權(quán)利要求5所述的新型硅基藍—紫光發(fā)光材料的制備工藝，其特征在于所述的預(yù)處理后的硅片摻雜是采用碳離子進行注入，其能量為10KeV-5MeV。
8.如權(quán)利要求5所述的新型硅基藍—紫光發(fā)光材料的制備工藝，其特征在于所述的摻雜后硅片進行重離子輻照時，其輻照能量為100MeV-3.0GeV。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種新型硅基藍－紫光發(fā)光材料及其制備工藝,該發(fā)光材料是在單晶硅基片層上設(shè)有發(fā)光層,在發(fā)光層上設(shè)有薄膜保護層;其制備工藝是先將單晶硅片在高溫加氣氛下進行熱處理;然后將預(yù)處理后的單晶硅片注入離子進行摻雜;再用高能重離子對摻雜硅片進行輻照;本發(fā)明的性能穩(wěn)定且發(fā)光效率較高,可發(fā)出藍－紫光;其制備工藝代替了傳統(tǒng)工藝。
文檔編號C09K11/00GK1358820SQ0013546
公開日2002年7月17日 申請日期2000年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月13日
發(fā)明者王志光, 金運范, 謝二慶 申請人:中國科學(xué)院近代物理研究所