【外延论文】在掺有 Er 的 GeO₂ 纳米薄膜中通过 Ga₂O₃ 原子层进行界面修饰以增强电致发光和操作稳定性

        由南开大学的研究团队在学术期刊 ACS Applied Materials & Interfaces 发布了一篇名为 Interface Modification by Ga₂O₃ Atomic Layers within Er-Doped GeO₂ Nanofilms for Enhanced Electroluminescence and Operation Stability（在掺有 Er 的 GeO₂ 纳米薄膜中通过 Ga₂O₃ 原子层进行界面修饰以增强电致发光和操作稳定性）的文章。

摘要

        对于使用掺杂稀土离子的介电氧化物的硅基器件，其电致发光 (EL) 性能取决于足够的载流子注入。本工作将 Ga₂O₃ 原子层插入到通过原子层沉积 (ALD) 制备的 Er 掺杂 GeO₂ 纳米薄膜中。Ga(CH₃)₃ 和 Ga(C₂H₅)₃ 均可实现 Ga₂O₃ 在沉积态 GeO₂ 纳米薄膜上的 ALD 生长，且不影响沉积速率。Ga₂O₃ 原子层引入的界面缺陷降低了阈值电压，同时增加了 EL 器件的可承受注入电流；经 600 °C 退火的 Ga₂O₃/GeO₂:Er 纳米叠层器件的 1530 nm 发射光功率密度达到 16.2 mW/cm²，激发效率提高到 12.5%。此外，Ga₂O₃ 原子层进行的界面改性显着延长了这些原型器件的运行时间，最佳器件达到了 5.21 × 10⁴ s。高于 800 °C 的高温退火会导致 GeO₂ 分解并留下网状多孔纳米薄膜。这些非晶 Ga₂O₃/GeO₂:Er 纳米叠层内的导电模式符合陷阱辅助隧穿机制，界面 Ga₂O₃ 层降低了缺陷态的深度。这些具有改进 EL 性能的 Ga₂O₃/GeO₂:Er 纳米叠层展示了 ALD GeO₂ 纳米薄膜在硅兼容光电子学中的应用新潜力。

原文链接：

https://doi.org/10.1021/acsami.4c15787