Sichtbare Photolumineszenz in Si+-dotiertem Silikaglas

Wir haben die sichtbare Photolumineszenz untersucht, die durch einen Ar-Ionenlaser (488 nm, 2,54 eV) bei Raumtemperatur aus Si+-dotiertem Silikaglas angeregt wird, sowohl im als-dotierten Zustand als auch nach anschließender Annealing im Vakuum. Wir fanden zwei sichtbare Lumineszenzbänder: eines mit einem Maximum bei etwa 2,0 eV, das in als-dotierten Proben beobachtet und nach dem Erhitzen auf etwa 600 °C vollständig annealiert wurde, das andere mit einem Maximum bei etwa 1,7 eV, das nur nach dem Erhitzen auf etwa 1100 °C beobachtet wurde, die Temperatur, bei der Si aus SiOx segregiert. Es wurde festgestellt, dass das 2,0 eV Band parallel zu den E′-Zentren annealiert, wie durch Elektronenspinresonanzstudien nachgewiesen. Es wurde auch festgestellt, dass Ramanlinien um 520 cm−1, die auf Si—Si-Bindungen zurückzuführen sind, wachsen und dass Interferenzmuster durch das Anlassen von Si+-dotiertem Silikaglas induziert werden. Basierend auf diesen Studien schreiben wir das 2,0 eV Band der Elektron-Loch-Rekombination in Si-reichem SiO2 und das 1,7 eV Band der Elektron-Loch-Rekombination an der Grenzfläche zwischen dem Si-Nanokristall und dem SiO2, das durch die Segregation von kristallinem Si aus SiOx entsteht, zu.