Совместное регулирование свечения и ферроэлектрических свойств пленок AlScN с легированием Er3+

LI Dan ,  

LIU Mingrui ,  

WANG Shuai ,  

JIA Yuping ,  

ZANG Hang ,  

SUN Rui ,  

ZHANG Shanli ,  

SUN Xiaojuan ,  

LI Dabing ,  

摘要

Ионы редкоземельных элементов обладают богатыми энергетическими уровнями свечения. Использование их в качестве светящихся центров, легированных в ферроэлектрических материалах, позволяет с помощью ферроэлектрической поляризации динамически регулировать длину волны и интенсивность свечения ионов редкоземельных элементов, что значительно улучшает характеристики полупроводниковых оптоэлектронных устройств. AlScN благодаря своей сильной остаточной поляризации, широкой запрещённой зоне и высокой совместимости с технологией CMOS предоставляет новые возможности для создания новых многофункциональных светящихся ферроэлектрических устройств. В данной работе изучается влияние легирования Er3+ на свечение пленок AlScN и ферроэлектрические свойства. Повышение концентрации легирования увеличивает количество светящихся центров. В диапазоне концентраций от 3.6% до 9.4% наблюдается увеличение интенсивности пика свечения Er3+, однако при концентрациях свыше 10% проявляется эффект подавления, снижающий интенсивность свечения. Легирование Er3+ приводит к незначительному ухудшению свойств AlScN, однако при концентрации 9.4% остаточная поляризация остаётся выше 80 μC/cm2, демонстрируя одновременное присутствие светоизлучения и сильных ферроэлектрических свойств, что закладывает основу для разработки новых многофункциональных и высокоинтегрированных светящихся устройств на основе данного ферроэлектрика.

关键词

AlScN;Er3+;фотолюминесценция;сильная ферроэлектричность

阅读全文