离子注入缺陷局域掺杂的高效率硅pn结发光二极管

本文将硼离子注入n型硅片制备出硅pn结发光二极管,系统研究了硼离子的注入剂量、能量、以及温度等条件对硅pn结电致发光效率的影响。随着注入的B原子浓度的提高,硅pn结二极管的电致发光效率显著增强,在B原子浓度接近2倍于退火温度下的固溶度时,室温下的电致发光效率达到最大值0.12%,比传统的硅pn结发光二极管增强了2-3个数量级。在低温电致发光光谱中,发现了两个来自局部掺杂缺陷的束缚激子发光峰。随着温度的升高,束缚激子的发光峰出现温度猝灭,束缚激子离化为自由电子和空穴,增加了硅带间自由激子复合的发光效率,从而使电致发光呈现随温度增加而增强的反常温度效应。