金属绝缘层硅MIS隧道二极管的发光机理3.PDF

　第 20 卷第 5 期　　　　　　　　半　导　体　学　报　　　　　　　　 . 20, . 5　 V o l N o 　1999 年 5 月　　　　　　 　　　　　 　 , 1999　 CH IN ESE JOU RNAL O F SEM ICONDU CTOR S M ay 金属绝缘层硅( ) 隧道 M IS 二极管的发光机理 俞建华　孙承休　高中林　魏同立 ( 东南大学电子工程系　南京　210096 ) 王启明 ( 中国科学院半导体研究所　集成光电子学国家重点实验室　北京　100083) 摘要　 金属绝缘层硅 ( ) 隧道发光二极管的发光机理可以归结为表面等离极化激元 M IS ( ) 与界面粗糙度的耦合. 电流电压特性曲线中 65 附近的一个负阻和发射光谱中 SPP V 475nm 的峰显示, 在硅二氧化硅界面激发起了与之相应的等离子体振荡. : 7340 PACC R 1　引言 硅基发光器件对集成光电子学有重要意义. 金属绝缘层硅 ( ) 隧道发光二极管 M IS ( , 简称 ) 是近几年来开始 M etal In su lato r Silicon L igh t Em itting T unnel D iode M ISL ETD [ 1～ 3 ] 研究的一种硅基发光器件 . 它是在高掺杂的硅衬底上生长一层极薄的二氧化硅, 然后再 蒸发一层金属而成. 与最早由L am be 和M cCarthy 在 1976 年开始研究的金属绝缘层金属 ( ) 隧道发光二极管( , 简称 M IM M etal In su lato r M etal L igh t Em itting T unnel D iode M IM L ETD ) [ 4, 5 ] 相比较, 由于以硅基代替底电极铝、以二氧化硅代替三氧化二铝, 因而器件性能 的稳定性、可靠性、重复性及发光强度都有很大改善. 作为一种硅基发光器件, 由于它结构简 单、工作电压低、响应速度快、与微电子工艺完全兼容等特点, 有希望在集成光电子学中获得 广泛的应用. 我们小组在经过多年的M IM L ETD 研究之后, 接着研究M ISL ETD. 发现M ISL T ED 的发光机理可以引用M IM L ETD 的发光机理. 但是在发射光谱中出现了起因于硅二氧化 硅界面处的等离子体振荡的可见光发射峰, 电流电压特性中也显示出了相应的负阻( N ega tive D iffere