Abstract

Wavelength tunable photoluminescence (PL) of Si-rich silicon nitride (SRSN) film with buried Si nanocrystals (Si-ncs) grown by plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) under SiH4 and NH3 environment is investigated. Intense broadband visible emissions tunable from blue to red can be obtained from the as-deposited SiNx thin films with increasing NH3 flow rate from 150 to 250 sccm and detuning the SiH4/NH3 flow ratio during deposition. To date, the normalized PL wavelength of SiNx films after annealing could be detuned over the range of 385~675 nm by decreasing the NH3 flow rate, corresponding to an enlargement on Si-nc size from 1.5~2 to 4~5 nm. The PL linewidth is decreased with increasing ammonia flow rate due to the improved uniformity of Si-ncs under high NH3 flow rate condition. In addition, the PL intensity is monotonically increasing with the blue shift of PL wavelength due to the increasing density of small-size Si-ncs. The ITO/SiNx/p-Si/Al diode reveals highly resistive property with the turn-on voltage and power-voltage slope of only 20 V and 0.18 nW/V, respectively. The turn-on voltage can further reduce from 20 to 3.8 V by improving the carrier injection efficiency with p-type Si nano-rods.

© 2009 Chinese Optics Letters

PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. L. T. Canham, Appl. Phys. Lett. 57, 1046 (1990).
  2. K. A. Littau, P. J. Szajowski, A. J. Muller, A. R. Kortan, and L. E. Brus, J. Phys. Chem. 97, 1224 (1993).
  3. A. Pérez-Rodríguez, O. González-Varona, B. Garrido, P. Pellegrino, J. R. Morante, C. Bonafos, M. Carrada, and A. Claverie, J. Appl. Phys. 94, 254 (2003).
  4. D. Pacifici, E. C. Moreira, G. Franzò, V. Martorino, F. Priolo, and F. Iacona, Phys. Rev. B 65, 144109 (2002).
  5. D. J. DiMaria, J. R. Kirtley, E. J. Pakulis, D. W. Dong, T. S. Kuan, F. L. Pesavento, T. N. Theis, J. A. Cutro, and S. D. Brorson, J. Appl. Phys. 56, 401 (1984).
  6. V. A. Gritsenko, Structure and Electronic Properties of Amorphous Insulators in Silicon MIS Structures (Science, Novosibirsk, 1993).
  7. V. A. Gritsenko, in Silicon Nitride in Electronics V. I. Belyi, (ed.) (Elsevier, New York, 1988).
  8. V. A. Gritsenko and E. E. Meerson, Sov. Microelectron. 17, 249 (1988).
  9. V. A. Gritsenko and E. E. Meerson, Phys. Stat. Sol. (a) 62, K131 (1980).
  10. V. A. Volodin, M. D. Efremov, and V. A. Gritsenko, Solid State Phenomena 57~58, 501 (1997).
  11. Y. Q. Wang, Y. G. Wang, L. Cao, and Z. X. Cao, Appl. Phys. Lett. 83, 3474 (2003).
  12. H.-S. Kwack, Y. Sun, Y.-H. Cho, N.-M. park, and S.-J. park, Appl. Phys. Lett. 83, 2901 (2003).
  13. Z. T. Kang, B. K. Wagner, J. Parrish, D. Schiff, and C. J. Summers, Nanotechnol. 18, 415709 (2007).
  14. C.-H. Cho, B.-H. Kim, T.-W. Kim, S.-J. Park, N.-M. Park, and G.-Y. Sung, Appl. Phys. Lett. 86, 143107 (2005).

2007 (1)

Z. T. Kang, B. K. Wagner, J. Parrish, D. Schiff, and C. J. Summers, Nanotechnol. 18, 415709 (2007).

2005 (1)

C.-H. Cho, B.-H. Kim, T.-W. Kim, S.-J. Park, N.-M. Park, and G.-Y. Sung, Appl. Phys. Lett. 86, 143107 (2005).

2003 (3)

A. Pérez-Rodríguez, O. González-Varona, B. Garrido, P. Pellegrino, J. R. Morante, C. Bonafos, M. Carrada, and A. Claverie, J. Appl. Phys. 94, 254 (2003).

Y. Q. Wang, Y. G. Wang, L. Cao, and Z. X. Cao, Appl. Phys. Lett. 83, 3474 (2003).

H.-S. Kwack, Y. Sun, Y.-H. Cho, N.-M. park, and S.-J. park, Appl. Phys. Lett. 83, 2901 (2003).

2002 (1)

D. Pacifici, E. C. Moreira, G. Franzò, V. Martorino, F. Priolo, and F. Iacona, Phys. Rev. B 65, 144109 (2002).

1997 (1)

V. A. Volodin, M. D. Efremov, and V. A. Gritsenko, Solid State Phenomena 57~58, 501 (1997).

1993 (1)

K. A. Littau, P. J. Szajowski, A. J. Muller, A. R. Kortan, and L. E. Brus, J. Phys. Chem. 97, 1224 (1993).

1990 (1)

L. T. Canham, Appl. Phys. Lett. 57, 1046 (1990).

1988 (1)

V. A. Gritsenko and E. E. Meerson, Sov. Microelectron. 17, 249 (1988).

1984 (1)

D. J. DiMaria, J. R. Kirtley, E. J. Pakulis, D. W. Dong, T. S. Kuan, F. L. Pesavento, T. N. Theis, J. A. Cutro, and S. D. Brorson, J. Appl. Phys. 56, 401 (1984).

1980 (1)

V. A. Gritsenko and E. E. Meerson, Phys. Stat. Sol. (a) 62, K131 (1980).

Bonafos, C.

A. Pérez-Rodríguez, O. González-Varona, B. Garrido, P. Pellegrino, J. R. Morante, C. Bonafos, M. Carrada, and A. Claverie, J. Appl. Phys. 94, 254 (2003).

Brorson, S. D.

D. J. DiMaria, J. R. Kirtley, E. J. Pakulis, D. W. Dong, T. S. Kuan, F. L. Pesavento, T. N. Theis, J. A. Cutro, and S. D. Brorson, J. Appl. Phys. 56, 401 (1984).

Brus, L. E.

K. A. Littau, P. J. Szajowski, A. J. Muller, A. R. Kortan, and L. E. Brus, J. Phys. Chem. 97, 1224 (1993).

Canham, L. T.

L. T. Canham, Appl. Phys. Lett. 57, 1046 (1990).

Cao, L.

Y. Q. Wang, Y. G. Wang, L. Cao, and Z. X. Cao, Appl. Phys. Lett. 83, 3474 (2003).

Cao, Z. X.

Y. Q. Wang, Y. G. Wang, L. Cao, and Z. X. Cao, Appl. Phys. Lett. 83, 3474 (2003).

Carrada, M.

A. Pérez-Rodríguez, O. González-Varona, B. Garrido, P. Pellegrino, J. R. Morante, C. Bonafos, M. Carrada, and A. Claverie, J. Appl. Phys. 94, 254 (2003).

Cho, C.-H.

C.-H. Cho, B.-H. Kim, T.-W. Kim, S.-J. Park, N.-M. Park, and G.-Y. Sung, Appl. Phys. Lett. 86, 143107 (2005).

Cho, Y.-H.

H.-S. Kwack, Y. Sun, Y.-H. Cho, N.-M. park, and S.-J. park, Appl. Phys. Lett. 83, 2901 (2003).

Claverie, A.

A. Pérez-Rodríguez, O. González-Varona, B. Garrido, P. Pellegrino, J. R. Morante, C. Bonafos, M. Carrada, and A. Claverie, J. Appl. Phys. 94, 254 (2003).

Cutro, J. A.

D. J. DiMaria, J. R. Kirtley, E. J. Pakulis, D. W. Dong, T. S. Kuan, F. L. Pesavento, T. N. Theis, J. A. Cutro, and S. D. Brorson, J. Appl. Phys. 56, 401 (1984).

DiMaria, D. J.

D. J. DiMaria, J. R. Kirtley, E. J. Pakulis, D. W. Dong, T. S. Kuan, F. L. Pesavento, T. N. Theis, J. A. Cutro, and S. D. Brorson, J. Appl. Phys. 56, 401 (1984).

Dong, D. W.

D. J. DiMaria, J. R. Kirtley, E. J. Pakulis, D. W. Dong, T. S. Kuan, F. L. Pesavento, T. N. Theis, J. A. Cutro, and S. D. Brorson, J. Appl. Phys. 56, 401 (1984).

Efremov, M. D.

V. A. Volodin, M. D. Efremov, and V. A. Gritsenko, Solid State Phenomena 57~58, 501 (1997).

Franzò, G.

D. Pacifici, E. C. Moreira, G. Franzò, V. Martorino, F. Priolo, and F. Iacona, Phys. Rev. B 65, 144109 (2002).

Garrido, B.

A. Pérez-Rodríguez, O. González-Varona, B. Garrido, P. Pellegrino, J. R. Morante, C. Bonafos, M. Carrada, and A. Claverie, J. Appl. Phys. 94, 254 (2003).

González-Varona, O.

A. Pérez-Rodríguez, O. González-Varona, B. Garrido, P. Pellegrino, J. R. Morante, C. Bonafos, M. Carrada, and A. Claverie, J. Appl. Phys. 94, 254 (2003).

Gritsenko, V. A.

V. A. Volodin, M. D. Efremov, and V. A. Gritsenko, Solid State Phenomena 57~58, 501 (1997).

V. A. Gritsenko and E. E. Meerson, Sov. Microelectron. 17, 249 (1988).

V. A. Gritsenko and E. E. Meerson, Phys. Stat. Sol. (a) 62, K131 (1980).

Iacona, F.

D. Pacifici, E. C. Moreira, G. Franzò, V. Martorino, F. Priolo, and F. Iacona, Phys. Rev. B 65, 144109 (2002).

Kang, Z. T.

Z. T. Kang, B. K. Wagner, J. Parrish, D. Schiff, and C. J. Summers, Nanotechnol. 18, 415709 (2007).

Kim, B.-H.

C.-H. Cho, B.-H. Kim, T.-W. Kim, S.-J. Park, N.-M. Park, and G.-Y. Sung, Appl. Phys. Lett. 86, 143107 (2005).

Kim, T.-W.

C.-H. Cho, B.-H. Kim, T.-W. Kim, S.-J. Park, N.-M. Park, and G.-Y. Sung, Appl. Phys. Lett. 86, 143107 (2005).

Kirtley, J. R.

D. J. DiMaria, J. R. Kirtley, E. J. Pakulis, D. W. Dong, T. S. Kuan, F. L. Pesavento, T. N. Theis, J. A. Cutro, and S. D. Brorson, J. Appl. Phys. 56, 401 (1984).

Kortan, A. R.

K. A. Littau, P. J. Szajowski, A. J. Muller, A. R. Kortan, and L. E. Brus, J. Phys. Chem. 97, 1224 (1993).

Kuan, T. S.

D. J. DiMaria, J. R. Kirtley, E. J. Pakulis, D. W. Dong, T. S. Kuan, F. L. Pesavento, T. N. Theis, J. A. Cutro, and S. D. Brorson, J. Appl. Phys. 56, 401 (1984).

Kwack, H.-S.

H.-S. Kwack, Y. Sun, Y.-H. Cho, N.-M. park, and S.-J. park, Appl. Phys. Lett. 83, 2901 (2003).

Littau, K. A.

K. A. Littau, P. J. Szajowski, A. J. Muller, A. R. Kortan, and L. E. Brus, J. Phys. Chem. 97, 1224 (1993).

Martorino, V.

D. Pacifici, E. C. Moreira, G. Franzò, V. Martorino, F. Priolo, and F. Iacona, Phys. Rev. B 65, 144109 (2002).

Meerson, E. E.

V. A. Gritsenko and E. E. Meerson, Sov. Microelectron. 17, 249 (1988).

V. A. Gritsenko and E. E. Meerson, Phys. Stat. Sol. (a) 62, K131 (1980).

Morante, J. R.

A. Pérez-Rodríguez, O. González-Varona, B. Garrido, P. Pellegrino, J. R. Morante, C. Bonafos, M. Carrada, and A. Claverie, J. Appl. Phys. 94, 254 (2003).

Moreira, E. C.

D. Pacifici, E. C. Moreira, G. Franzò, V. Martorino, F. Priolo, and F. Iacona, Phys. Rev. B 65, 144109 (2002).

Muller, A. J.

K. A. Littau, P. J. Szajowski, A. J. Muller, A. R. Kortan, and L. E. Brus, J. Phys. Chem. 97, 1224 (1993).

Pacifici, D.

D. Pacifici, E. C. Moreira, G. Franzò, V. Martorino, F. Priolo, and F. Iacona, Phys. Rev. B 65, 144109 (2002).

Pakulis, E. J.

D. J. DiMaria, J. R. Kirtley, E. J. Pakulis, D. W. Dong, T. S. Kuan, F. L. Pesavento, T. N. Theis, J. A. Cutro, and S. D. Brorson, J. Appl. Phys. 56, 401 (1984).

Park, N.-M.

C.-H. Cho, B.-H. Kim, T.-W. Kim, S.-J. Park, N.-M. Park, and G.-Y. Sung, Appl. Phys. Lett. 86, 143107 (2005).

H.-S. Kwack, Y. Sun, Y.-H. Cho, N.-M. park, and S.-J. park, Appl. Phys. Lett. 83, 2901 (2003).

Park, S.-J.

C.-H. Cho, B.-H. Kim, T.-W. Kim, S.-J. Park, N.-M. Park, and G.-Y. Sung, Appl. Phys. Lett. 86, 143107 (2005).

H.-S. Kwack, Y. Sun, Y.-H. Cho, N.-M. park, and S.-J. park, Appl. Phys. Lett. 83, 2901 (2003).

Parrish, J.

Z. T. Kang, B. K. Wagner, J. Parrish, D. Schiff, and C. J. Summers, Nanotechnol. 18, 415709 (2007).

Pellegrino, P.

A. Pérez-Rodríguez, O. González-Varona, B. Garrido, P. Pellegrino, J. R. Morante, C. Bonafos, M. Carrada, and A. Claverie, J. Appl. Phys. 94, 254 (2003).

Pérez-Rodríguez, A.

A. Pérez-Rodríguez, O. González-Varona, B. Garrido, P. Pellegrino, J. R. Morante, C. Bonafos, M. Carrada, and A. Claverie, J. Appl. Phys. 94, 254 (2003).

Pesavento, F. L.

D. J. DiMaria, J. R. Kirtley, E. J. Pakulis, D. W. Dong, T. S. Kuan, F. L. Pesavento, T. N. Theis, J. A. Cutro, and S. D. Brorson, J. Appl. Phys. 56, 401 (1984).

Priolo, F.

D. Pacifici, E. C. Moreira, G. Franzò, V. Martorino, F. Priolo, and F. Iacona, Phys. Rev. B 65, 144109 (2002).

Schiff, D.

Z. T. Kang, B. K. Wagner, J. Parrish, D. Schiff, and C. J. Summers, Nanotechnol. 18, 415709 (2007).

Summers, C. J.

Z. T. Kang, B. K. Wagner, J. Parrish, D. Schiff, and C. J. Summers, Nanotechnol. 18, 415709 (2007).

Sun, Y.

H.-S. Kwack, Y. Sun, Y.-H. Cho, N.-M. park, and S.-J. park, Appl. Phys. Lett. 83, 2901 (2003).

Sung, G.-Y.

C.-H. Cho, B.-H. Kim, T.-W. Kim, S.-J. Park, N.-M. Park, and G.-Y. Sung, Appl. Phys. Lett. 86, 143107 (2005).

Szajowski, P. J.

K. A. Littau, P. J. Szajowski, A. J. Muller, A. R. Kortan, and L. E. Brus, J. Phys. Chem. 97, 1224 (1993).

Theis, T. N.

D. J. DiMaria, J. R. Kirtley, E. J. Pakulis, D. W. Dong, T. S. Kuan, F. L. Pesavento, T. N. Theis, J. A. Cutro, and S. D. Brorson, J. Appl. Phys. 56, 401 (1984).

Volodin, V. A.

V. A. Volodin, M. D. Efremov, and V. A. Gritsenko, Solid State Phenomena 57~58, 501 (1997).

Wagner, B. K.

Z. T. Kang, B. K. Wagner, J. Parrish, D. Schiff, and C. J. Summers, Nanotechnol. 18, 415709 (2007).

Wang, Y. G.

Y. Q. Wang, Y. G. Wang, L. Cao, and Z. X. Cao, Appl. Phys. Lett. 83, 3474 (2003).

Wang, Y. Q.

Y. Q. Wang, Y. G. Wang, L. Cao, and Z. X. Cao, Appl. Phys. Lett. 83, 3474 (2003).

Appl. Phys. Lett. (4)

L. T. Canham, Appl. Phys. Lett. 57, 1046 (1990).

Y. Q. Wang, Y. G. Wang, L. Cao, and Z. X. Cao, Appl. Phys. Lett. 83, 3474 (2003).

H.-S. Kwack, Y. Sun, Y.-H. Cho, N.-M. park, and S.-J. park, Appl. Phys. Lett. 83, 2901 (2003).

C.-H. Cho, B.-H. Kim, T.-W. Kim, S.-J. Park, N.-M. Park, and G.-Y. Sung, Appl. Phys. Lett. 86, 143107 (2005).

J. Appl. Phys. (2)

A. Pérez-Rodríguez, O. González-Varona, B. Garrido, P. Pellegrino, J. R. Morante, C. Bonafos, M. Carrada, and A. Claverie, J. Appl. Phys. 94, 254 (2003).

D. J. DiMaria, J. R. Kirtley, E. J. Pakulis, D. W. Dong, T. S. Kuan, F. L. Pesavento, T. N. Theis, J. A. Cutro, and S. D. Brorson, J. Appl. Phys. 56, 401 (1984).

J. Phys. Chem. (1)

K. A. Littau, P. J. Szajowski, A. J. Muller, A. R. Kortan, and L. E. Brus, J. Phys. Chem. 97, 1224 (1993).

Nanotechnol. (1)

Z. T. Kang, B. K. Wagner, J. Parrish, D. Schiff, and C. J. Summers, Nanotechnol. 18, 415709 (2007).

Phys. Rev. B (1)

D. Pacifici, E. C. Moreira, G. Franzò, V. Martorino, F. Priolo, and F. Iacona, Phys. Rev. B 65, 144109 (2002).

Phys. Stat. Sol. (a) (1)

V. A. Gritsenko and E. E. Meerson, Phys. Stat. Sol. (a) 62, K131 (1980).

Solid State Phenomena (1)

V. A. Volodin, M. D. Efremov, and V. A. Gritsenko, Solid State Phenomena 57~58, 501 (1997).

Sov. Microelectron. (1)

V. A. Gritsenko and E. E. Meerson, Sov. Microelectron. 17, 249 (1988).

Other (2)

V. A. Gritsenko, Structure and Electronic Properties of Amorphous Insulators in Silicon MIS Structures (Science, Novosibirsk, 1993).

V. A. Gritsenko, in Silicon Nitride in Electronics V. I. Belyi, (ed.) (Elsevier, New York, 1988).

Cited By

OSA participates in CrossRef's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.