Процессы деградации электролюминесценции светоизлучающих структур на основе тонких пленок оксида и нитрида кремния

Abstract

Одно-, двух- и трехслойные светоизлучающие композиции SiO2/Si, SiN1,2/SiO2/Si и SiO2/SiN0,9/SiO2/Si изготовлены на кремниевых подложках p-типа методами химического осаждения из газовой фазы и термооксидирования кремния. Элементный состав и толщины диэлектрических слоев изучены методами резерфордовского обратного рассеяния, растровой электронной микроскопии и спектральной эллипсометрии. Для изучения электролюминесценции (ЭЛ) использовалась система «электролит-диэлектрик-полупроводник», регистрация спектров ЭЛ проводилась в гальваностатическом режиме при положительном смещении кремниевой подложки. На спектрах ЭЛ образца SiO2/Si проявляется интенсивная полоса с максимумом 1,9 эВ, спектры ЭЛ образцов SiN1,2/SiO2/Si и SiO2/ SiN0,9/SiO2/Si характеризуются наличием полос с максимумами при 1,9, 2,3 и 2,7 эВ. Обсуждается природа этих полос. Пропускание через образец SiO2/SiN0,9/SiO2/Si заряда в диапазоне 100-500 мКл/см2 приводит к увеличению интенсивности ЭЛ всех регистрируемых полос. После пропускания через образец с трехслойной диэлектрической пленкой заряда величиной 1 Кл/см2 интенсивность ЭЛ уменьшается, что объяснено деградацией верхнего слоя оксида кремния. Проведенные исследования позволяют сделать вывод, что нитрид кремния, нанесенный поверх слоя SiO2, предохраняет слой SiO2 от полевой деградации и преждевременного пробоя. Наиболее стабильной электролюминесценцией при воздействии сильного электрического поля характеризуется структура SiN1,2/SiO2/Si.