退火对微构造黑硅光致发光瞬态性质的影响

研究了热退火对飞秒激光脉冲在空气中微构造的黑硅材料的光致发光(PL)时间分辨光谱和发光强度衰减性质的影响,分析了退火后黑硅材料内光生载流子的运动和缺陷的性质。通过应用双指数函数拟合PL的强度衰减曲线,得到退火导致黑硅材料光谱变化的可能机理。采用热扩散理论说明退火造成氧缺陷的增加和非平衡载流子辐射复合率的增大,导致退火黑硅的PL强度随着退火温度的升高而增大。退火后时间常数增大且慢衰减过程比重增大,说明退火消除并修复了微构造表面及内部的一些缺陷,增加表面束缚态,减小非辐射复合中心的密度,从而增大了辐射复合所占的比重,导致退火黑硅的PL谱强度增大。黑硅发光的最佳退火条件是800 °C真空退火30 min。