[发明专利]硅基蓝－紫光发光材料及其制备工艺

说明书

本发明涉及一种硅基发光材料及其制备工艺，尤其是一种硅基蓝—紫光发光材料。

目前，硅基发光材料的制作一般采用普通物理、化学或物理化学工艺，如化学腐蚀、射频辉光放电、等离子体化学气相沉积、高温氧化后处理、离子注入结合退火处理等。用这些工艺所制作的硅基发光材料通常为发射长波长光波(如红光)的发光材料，一般不能得到发射蓝—紫光的发光材料。另外用上述工艺制作的材料的性能参数重复性也较差。

本发明的目的是为了提供一种性能稳定且发光效率较高的硅基蓝—紫光发光材料。

本发明的另一目的是为了提供一种通过采用高能重离子束加工结合离子注入的工艺，以代替传统工艺，生产性能稳定且发光效率较高的硅基蓝—紫光发光材料的制备工艺。

本发明的目的可通过如下措施来实现：

一种硅基蓝—紫光发光材料是在单晶硅基片层上设有发光层，在发光层上设有薄膜保护层。

本发明的另一目的还可通过如下措施来实现：

一种硅基蓝—紫光发光材料的制备工艺包括下述步骤：先将单晶硅片在高温加气氛下进行热处理；然后将预处理后的单晶硅片注入离子进行掺杂；再用高能离子对掺杂硅片进行辐照。

本发明相比现有技术具有如下优点：

1、本发明采用高能离子束加工已进行碳离子注入的样片，所制作的发光材料的性能参数重复性好，且性能稳定。

2、本发明采用的碳离子注入可在给定的样片内部要求深度区制作设定形状的基层，随后的高能重离子束加工在该基层中制作出发光点和发光中心而使其成为发光层，发光层的形状和厚度等可控制，发光点和发光中心在发光层中的分布均匀，且也可控制。

3、本发明所制作的发光材料为发射蓝—紫光的新型硅基发光材料，具有透光保护层—发光层—硅基片层三明治结构，表面的透光保护层薄膜可保护发光层使其不易遭到损坏。

本发明的具体结构由以下附图给出：

图1是本发明的结构示意图

1—单晶硅基片层    2—发光层    3—薄膜保护层

本发明还将结合附图实施例作进一步详述：

参照图1，一种新型蓝—紫光发光材料是在单晶硅基片层1上设有发光层2，在发光层2上设有薄膜保护层3。

所述的发光层2为具有C_xSi_yO_1-x-y的结构，其中x＝0.005-0.92，y＝0.02-0.45；发光层2厚度为0.05-4.0μm，发光中心微区面密度为1×10⁹-1×10¹⁵cm^-2，发光波长为370nm-470nm。。

所述的薄膜保护层3具有类SiO₂结构，厚度为0.08-2.0μm。

本发明的制备工艺包括下述步骤：先将单晶硅片在高温700-1300℃，气氛为高纯氧气或高纯水蒸汽下进行热处理；然后将预处理后的单晶硅片采用碳离子进行掺杂注入，其能量为10KeV-5MeV；再用高能重离子对掺杂硅片进行辐照，其辐照能量为100MeV-3.0GeV。