5. Bố cục của luận văn gồm
1.4.2. Tính chất quang của vật liệu Si cấu trúc nano
Tính chất quang của các tinh thể bán dẫn kích thước nm rất khác với tính chất quang của vật liệu khối cùng thành phần. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng so với vật liệu Si khối, các trạng thái điện tử trong cấu trúc nano Si bị chi phối mạnh bởi cả hiệu ứng giam giữ lượng tử và hiệu ứng bề mặt [1, 17]. Phổ huỳnh quang của các cấu trúc nano Si phụ thuộc rất mạnh vào kích thước tinh thể, nồng độ các hạt nano Si và chế độ xử lý nhiệt đối với mẫu sau khi chế tạo.
Cho đến nay các kết quả nghiên cứu phổ huỳnh quang của vật liệu Si cấu trúc nano thường cho kết quả tập trung vào hai vùng phổ: vùng (I) 350-500 nm và vùng (II) 600-900 nm. Trong vùng (I), kết quả phổ nhận được thường khá phức tạp và khó xác định chính xác cơ chế phát quang do có sự trùng lặp với vùng phổ của các sai hỏng trong SiO2, cũng như các trạng thái bề mặt ở biên tiếp xúc Si-SiO2. Cơ chế phát quang trong vùng này thường được giải thích dựa trên mô hình trạng thái bề mặt. Các mẫu cho phổ trong vùng (I) thường được chế tạo bằng phương pháp như ăn mòn điện hoá, cấy ion, lắng đọng hoá học, phún xạ, các phương pháp nghiền và xử lý hoá học. Trong vùng (II), các kết quả phổ nhận được là khá thống nhất và có độ lặp lại cao với việc quan sát được sự thay đổi bước sóng ánh sáng phát ra phụ thuộc vào kích thước của các nano tinh thể Si có trong mẫu. Phổ phát ra dịch về phía bước sóng dài (năng lượng thấp) khi tăng nồng độ Si trong mẫu, hoặc khi tăng nhiệt độ cũng như thời gian ủ nhiệt trong môi trường khí N2. Hình 1.13 mô tả sự phụ thuộc huỳnh quang của các mẫu SiO2:Si theo nhiệt độ ủ mẫu và nồng độ Si trong mẫu [5].
Hình 1.13. Sự phụ thuộc huỳnh quang của các mẫu SiO2:Si theo nhiệt độ ủ mẫu và nồng độ Si trong mẫu [5]
Cơ chế phát quang trong vùng (II) thường được giải thích đúng đắn trên cơ sở hiệu ứng giam giữ lượng tử. Các mẫu cho phổ trong vùng này thường được chế tạo bằng phương pháp như ăn mòn điện hoá, cấy ion, epitaxy chùm phân tử, lắng đọng hoá học và phương pháp phún xạ [3-5]. Hình 1.14 mô tả sự phụ thuộc phổ huỳnh quang của mẫu màng SiO2:Si theo kích thước hạt nc-Si [5].
theo kích thước hạt nc-Si [5]