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SiN_x薄膜的光致发光研究
引言
氮化硅（SiNx）因其优异的物理和化学性质，在半导体和微电子技术中具有广泛的应用前景。随着研究的深入，SiNx薄膜的光致发光性质也备受关注。本文将针对SiNx薄膜的光致发光进行探究，分析不同制备方法、参数对其发光特性影响。
SiNx薄膜制备方法
SiNx薄膜的制备方法主要有PECVD、ALD、Sputtering等。其中，PECVD和ALD是比较常见的制备方法。
PECVD法：利用电极放电产生等离子体，使得沉积在衬底上的化学物质发生化学反应沉积薄膜。该方法具有较高沉积速率、低成本、多样性等特点。
ALD法：先在衬底表面吸附一个反应物，然后逐层进行反应，完成化学反应后，用稀释气体清除表面杂质，以完成一层沉积。该法制备的薄膜具有极好的厚度均匀性和较高的质量。
光致发光性质
PECVDSiNx薄膜具有较为窄的发光带宽，其发光强度和波长受沉积温度、气体浓度比率和电极功率等制备参数的影响较大。在聚焦激光的作用下，PECVDSiNx薄膜可以产生一些显著的光致发光峰。比如在550nm左右可以观测到较强的绿色发光峰。
ALDSiNx薄膜具有较宽的发光带宽，波长范围可达450-800nm，因此其在LED照明、液晶显示等领域应用非常广泛。典型的ALDSiNx光致发光曲线可以分为三个区域（Fig1）。在近紫外区域（400-450nm）可以观测到蓝色发光峰；在黄绿光区域（500-550nm）可以观测到黄绿色发光峰；在红外区域（600-800nm）可以观测到红色发光峰。
影响因素及机理分析
制备参数对SiNx薄膜光致发光特性的影响非常大。
沉积温度：沉积温度对SiNx发光峰的位置有较大的影响。过高的沉积温度会引入较多的氢原子以及氮化硅薄膜的缺陷，导致薄膜属性劣化，发光峰位置偏移更加明显。相比之下，低沉积温度可以减少影响因素的干扰，薄膜沉积更加纯净。
气体浓度比率：制备SiNx薄膜时，通过调节氮气和硅源气体的流量比例来控制SiNx薄膜的化学组成，从而调节薄膜的光致发光性质。一般来说，硅源气体的浓度比例越高，薄膜的发光峰位置越靠近红外区域。
激发光几何形状：在光致发光实验中，激光束的几何形状也会对SiNx薄膜的发光性质产生影响。典型的是Spot和Line，通过改变激发光的几何形状，可以从不同的角度考察薄膜的光致发光性质。
结论
综述了SiNx薄膜的光致发光性质。通过PECVD和ALD方法可以制备SiNx薄膜进行光致发光研究。制备参数对薄膜发光特性有着明显的影响，包括沉积温度、气体浓度比例、激发光几何形状等。这些研究有助于深入了解SiNx薄膜的基本性质，为其在半导体、微电子、LED照明等领域的应用提供理论基础。