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Enhanced Photoluminescence of Hydrogenated Amorphous Silicon Carbide Thin Films by Means of a Fast Thermal Annealing Process

机译：通过快速热退火工艺增强氢化非晶碳化硅薄膜的光致发光

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摘要

In this paper, the photoluminescence (PL) of hydrogenated amorphous silicon carbide (a-Si C :H) thin films obtained by Plasma Enhancement Chemical Vapor Deposition (PECVD) is reported. Strong PL is obtained after a fast annealing process for 60 s at temperatures of 200, 400, 600, and 800 °C. The thin films are characterized using Fourier Transform Infrared spectroscopy (FTIR), PL spectroscopy, and Energy-Dispersive X-ray Spectroscopy (EDS). According to the results of the structural characterization, it is deduced that a structural rearrangement of the amorphous matrix is carried out during the fast annealing process, which results in different degrees of oxidation on the a-Si C :H films. The PL peak position shifts towards higher energies as the temperature increases. The sample deposited with a silane/methane flux ratio of 37.5 at an Radio Frequency (RF) power of 6 W experiences an increase in PL intensity of more than nine times, with a displacement in the peak position from 2.5 eV to 2.87 eV, at 800 °C. From the PL analysis, we observe two emission bands: one centered in the near infrared and other in the visible range (with a blue peak). This study opens the possibility to use such thin films in the development of optoelectronics devices, with potential for application in solar cells.
机译：本文报道了通过等离子体增强化学气相沉积（PECVD）获得的氢化非晶碳化硅（a-Si C：H）薄膜的光致发光（PL）。在200、400、600和800°C的温度下进行60 s的快速退火后，可获得强PL。使用傅立叶变换红外光谱（FTIR），PL光谱和能量色散X射线光谱（EDS）对薄膜进行表征。根据结构表征的结果，推断在快速退火过程中进行了非晶基体的结构重排，这导致在a-Si C：H膜上氧化程度不同。随着温度升高，PL峰值位置向更高能量移动。在6 W的射频（RF）功率下以37.5的硅烷/甲烷通量比沉积的样品的PL强度增加了9倍以上，峰值位置从2.5 eV位移到2.87 eV，在800℃。从PL分析中，我们观察到两个发射带：一个集中在近红外波段，另一个集中在可见光范围内（带有蓝色峰值）。这项研究为在光电器件的开发中使用此类薄膜提供了可能性，并有望在太阳能电池中得到应用。

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