專利名稱：一種在硅片上制備高效硅基發(fā)光薄膜的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及硅基半導(dǎo)體光電材料的制備方法。具體說，是在硅片上制備高效硅基發(fā)光薄膜的方法。
背景技術(shù)：
硅是重要的微電子材料，但由于其間接能帶結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，使得硅在光電應(yīng)用領(lǐng)域，特別是在發(fā)光器件的制作方面得不到廣泛的應(yīng)用，因此研究硅基光電薄膜材料成了硅材料研究的一個(gè)重要方向。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種在硅片上制備高效硅基發(fā)光薄膜的方法。
本發(fā)明的制備方法包括以下步驟1)按常規(guī)清洗硅片襯底；2)通過熱氧化在硅片表面生長一層氧化硅薄膜；3)在經(jīng)步驟2)處理的硅片襯底上沉積一層摻有一種或多種金屬元素的鋅或含鋅化合物薄膜；4)將經(jīng)過上述處理的硅片放入高溫?zé)崽幚頎t子中，在850～1100℃的溫度下處理1～10小時(shí)，使得鋅或含鋅化合物和二氧化硅發(fā)生固相反應(yīng)，形成發(fā)光硅酸鋅薄膜。
上述鋅或含鋅化合物薄膜的沉積可采用化學(xué)氣相沉積、磁控濺射沉積、高溫裂解沉積、溶膠—凝膠旋涂等方法。熱處理可以在空氣或氧氣氛下進(jìn)行。所說的金屬元素是錳、鈦、鈰、鋱、銥、釔、鉛、鎳、鈷、鈣、鉺、銪、鉿、鍶、鑭、鏑等元素，含鋅化合物可以是金屬鋅、乙酸鋅、氧化鋅等。硅基發(fā)光薄膜的發(fā)光波長與薄膜中摻入的金屬雜質(zhì)種類及數(shù)量有關(guān)，通常，摻入的金屬元素的重量占鋅或含鋅化合物總量(按重量)的0.01％～5％之間。
本發(fā)明為硅基發(fā)光薄膜的制備提出了新思路，它制作簡單、易行，而且工藝與硅器件工藝兼容。


圖1是一種含錳硅酸鋅發(fā)光膜的的熒光光譜圖。
具體實(shí)施例方式
以下通過具體實(shí)例進(jìn)一步說明本發(fā)明制備方法，它包括以下步驟
1)按常規(guī)清洗硅片襯底；2)用氮?dú)獯蹈珊蠓湃敫邷責(zé)崽幚頎t中，在1000℃大氣氣氛下處理1小時(shí)，在硅片表面形成一層氧化硅層。
3)然后在生長有氧化硅的硅襯底上面通過溶膠—凝膠旋涂法涂上一層摻有少量乙酸鋅錳的乙酸鋅薄膜，其中乙酸錳、乙酸鋅的重量比為1∶100。旋涂法中使用的溶液為二水合乙酸鋅和二水合乙酸錳溶液。具體制作方法為將一定質(zhì)量的二水合乙酸鋅及二水合乙酸錳溶解于乙二醇甲醚中，再加入適量的乙醇胺，在60℃經(jīng)1小時(shí)的充分?jǐn)嚢韬?，形成透明均質(zhì)溶液。先在較低轉(zhuǎn)速下(500rpm)向硅襯底滴加溶液，然后在5000rpm的轉(zhuǎn)速下轉(zhuǎn)20秒，即可形成一層濕膜。
4)將形成的濕膜先用鹵素?zé)粽丈浼訜岷娓?。再?50℃的高溫下熱處理5小時(shí)，使得乙酸鋅膜分解并與氧化硅發(fā)生固相反應(yīng)，形成發(fā)光的摻錳硅酸鋅薄膜。
經(jīng)以上步驟制備的含錳硅酸鋅薄膜經(jīng)X光衍射分析表明為晶體結(jié)構(gòu)的硅酸鋅，它在254nm的紫外燈照射下可發(fā)出明亮的綠光。250nm波長激發(fā)下獲得的熒光光譜的譜線如圖1所示，發(fā)光的中心波長為523.5nm。
權(quán)利要求
1.在硅片上制備高效硅基發(fā)光薄膜的方法，其特征是包括以下步驟1)按常規(guī)清洗硅片襯底；2)通過熱氧化在硅片表面生長一層氧化硅薄膜；3)在經(jīng)步驟2)處理的硅片襯底上沉積一層摻有一種或多種金屬元素的鋅或含鋅化合物薄膜；4)將經(jīng)過上述處理的硅片放入高溫?zé)崽幚頎t子中，在850～1100℃的溫度下處理1～10小時(shí)，使得鋅或含鋅化合物和二氧化硅發(fā)生固相反應(yīng)，形成發(fā)光硅酸鋅薄膜。
2.按權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所說的金屬元素是錳、鈦、鈰、鋱、銥、釔、鉛、鎳、鈷、鈣、鉺、銪、鉿、鍶、鑭、鏑等元素，含鋅化合物是金屬鋅、乙酸鋅、氧化鋅等。
3.按權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于摻入的金屬元素的重量占鋅或含鋅化合物總量(按重量)的0.01％～5％之間。
全文摘要
本發(fā)明公開的在硅襯底上制備硅基發(fā)光薄膜的方法，包括在經(jīng)過清洗的硅片襯底上熱氧化生長一層氧化硅薄膜，再在其上沉積一層摻有一種或多種金屬元素如錳、鈦、鈰、鋱、銥、釔、鉛、鎳、鈷、鈣、鉺、銪、鉿、鍶、鑭、鏑等的鋅或含鋅化合物薄膜，最后通過高溫?zé)崽幚硎逛\或含鋅化合物薄膜與氧化硅膜發(fā)生反應(yīng)形成晶體結(jié)構(gòu)的發(fā)光硅酸鋅薄膜，其發(fā)光波長與摻雜元素的種類有關(guān)。本發(fā)明提出了制備高效、穩(wěn)定的硅基發(fā)光薄膜的方法。它簡單、易行，而且與硅集成電路器件工藝兼容。
文檔編號(hào)C09K11/08GK1442883SQ0311563
公開日2003年9月17日 申請(qǐng)日期2003年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月28日
發(fā)明者季振國 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)