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94 MeV Xe离子辐照引起的薄膜硅光学带隙变化研究

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杨成绍, 王志光, 孙建荣, 姚存峰, 臧航, 魏孔芳, 缑洁, 马艺准, 申铁龙, 盛彦斌, 朱亚斌, 庞立龙, 李炳生, 张洪华, 付云翀. 2010: 94 MeV Xe离子辐照引起的薄膜硅光学带隙变化研究, 原子核物理评论, 27(1): 92-96.
引用本文: 杨成绍, 王志光, 孙建荣, 姚存峰, 臧航, 魏孔芳, 缑洁, 马艺准, 申铁龙, 盛彦斌, 朱亚斌, 庞立龙, 李炳生, 张洪华, 付云翀. 2010: 94 MeV Xe离子辐照引起的薄膜硅光学带隙变化研究, 原子核物理评论, 27(1): 92-96.
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YANG Cheng-shao, WANG Zhi-guang, SUN Jian-rong, YAO Cun-feng, ZANG Hang, WEI Kong-fang, GOU Jie, MA Yi-zhun, SHEN Tie-long, SHENG Yan-bin, ZHU Ya-bing, PANG Li-long, LI Bing-sheng, ZHANG Hong-hua, FU Yun-chong. 2010: Modification of Optical Bandgap of Thin Silicon Films Induced by 94 MeV Xe Ion Irradiation, Nuclear Physics Review, 27(1): 92-96.
Citation: YANG Cheng-shao, WANG Zhi-guang, SUN Jian-rong, YAO Cun-feng, ZANG Hang, WEI Kong-fang, GOU Jie, MA Yi-zhun, SHEN Tie-long, SHENG Yan-bin, ZHU Ya-bing, PANG Li-long, LI Bing-sheng, ZHANG Hong-hua, FU Yun-chong. 2010: Modification of Optical Bandgap of Thin Silicon Films Induced by 94 MeV Xe Ion Irradiation, Nuclear Physics Review, 27(1): 92-96.
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94 MeV Xe离子辐照引起的薄膜硅光学带隙变化研究

  • 中国科学院近代物理研究所,甘肃,兰州,730000;中国科学院研究生院,北京,100049

  • 中国科学院近代物理研究所,甘肃,兰州,730000

Modification of Optical Bandgap of Thin Silicon Films Induced by 94 MeV Xe Ion Irradiation

  • 摘要: 室温下,用94 MeV的Xe离子辐照纳米晶和非晶硅薄膜以及单晶硅样品,辐照量分别为1.0×10~(11),1.0×10~(12)和1.0×10~(13) ions/cm~2.所有样品均在室温下用UV/VIS/NIR光谱仪进行检测分析.通过对比研究了纳米晶、非晶、单晶硅样品的光学带隙随Xe离子辐照量的变化.结果表明,不同结构的硅材料中Xe离子辐照引起的光学带隙变化规律差异显著:随着Xe离子辐照量的增加,单晶硅的光学带隙基本不变,非晶硅薄膜的光学带隙由初始的约1.78 eV逐渐减小到约1.54eV,而纳米晶硅薄膜的光学带隙则由初始的约1.50 eV快速增大至约1.81 eV,然后再减小至约1.67 eV.对硅材料结构影响辐照效应的机理进行了初步探讨.
    Abstract: Mono-crystalline silicon(c-Si),thin films of amorphous silicon(a-Si)and nano-crystalline silicon(nc-Si)were irradiated at room temperature(RT)by using 94 MeV Xe-ions at 1.0×10~(11),1.0×10~(12) or 1.0×10~(13) Xe-ions/cm~2,respectively.All samples were analyzed at RT by an UV/VIS/NIR spectrometer(Lambda 900,PE,Germany),and then the uariation of the optical bandgap with the irradiation fluence was investigated systematically.The results show that the optical bandgap of the silicon samples irradiates by Xe-ion changed dramatically with different crystalline structures.For the a-Si thin films,the optical bandgap values decreased gradually from～1.78 to～1.54 eV with increasing Xe-ion irradiation fluence.For the nc-Si thin films,the optical bandgap values increased sharply from～1.50(origin)to～1.81 eV(Φ=1.0×10~(12)ions/cm~2),and then decreased to～1.67 eV(Φ=1.0×10~(13) ions/cm~2).However,there is no observable change of the optical bandgap of the c-Si after Xe-ion irradiations.Possible mechanism on the modification of the silicon thin films was briefly discussed.
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出版历程
  • 刊出日期:  2010-03-20

94 MeV Xe离子辐照引起的薄膜硅光学带隙变化研究

  • 中国科学院近代物理研究所,甘肃,兰州,730000;中国科学院研究生院,北京,100049
  • 中国科学院近代物理研究所,甘肃,兰州,730000

摘要: 室温下,用94 MeV的Xe离子辐照纳米晶和非晶硅薄膜以及单晶硅样品,辐照量分别为1.0×10~(11),1.0×10~(12)和1.0×10~(13) ions/cm~2.所有样品均在室温下用UV/VIS/NIR光谱仪进行检测分析.通过对比研究了纳米晶、非晶、单晶硅样品的光学带隙随Xe离子辐照量的变化.结果表明,不同结构的硅材料中Xe离子辐照引起的光学带隙变化规律差异显著:随着Xe离子辐照量的增加,单晶硅的光学带隙基本不变,非晶硅薄膜的光学带隙由初始的约1.78 eV逐渐减小到约1.54eV,而纳米晶硅薄膜的光学带隙则由初始的约1.50 eV快速增大至约1.81 eV,然后再减小至约1.67 eV.对硅材料结构影响辐照效应的机理进行了初步探讨.

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