纳米ZnO薄膜的光致发光性质

利用溶胶－凝胶法制备了纳米ZnO薄膜,室温下测量了样品的光致发光谱(PL)、吸收谱(ABS)、X射线衍射谱(XRD)．X射线衍射(XRD)的结果表明：纳米ZnO薄膜呈多晶状态,具有六角纤锌矿晶体结构和良好的C轴取向．观察到二个荧光发射带,中心波长分别位于395 nm的紫带、524 nm的绿带和450 nm附近的蓝带．证实了纳米ZnO薄膜绿光可见发射带来自氧空位(VO)形成的浅施主能级和锌空位(VZn)形成的浅受主能级之间的复合;450 nm附近的蓝带来自电子从VO的浅施主能级到价带顶或锌填隙(Zni) 到价带顶或导带底到VZn的浅受主能级的复合．     

溶胶-凝胶法纳米ZnO薄膜的绿光发射

利用溶胶-凝胶法制备了纳米ZnO薄膜,室温下测量了样品的光致发光谱(PL)和X射线衍射谱(XRD),观测到中心波长在523 nm附近的绿色荧光发射,研究了纳米ZnO薄膜的绿光发射机制,证实了纳米ZnO薄膜绿光可见发射带来自氧空位(Vo)形成的浅施主能级和锌空位(Vzn)形成的浅受主能级之间的复合。     

AlN微晶棒的的制备及光致发光性能研究

采用直流电弧放电方法,在无催化剂的条件下直接氮化Al合成纤锌矿结构的AlN微晶棒。分别利用拉曼光谱仪(Raman)、扫描电子显微镜(SEM)和光致发光(PL)谱等测试手段对所制备样品进行表征和发光性能的研究。结果表明:所制备的Al N微晶棒长度约为30μm,直径约为10μm。在AlN微晶棒的PL谱中,有两个主要发光峰,中心在430 nm的发射源于VN和(V_(Al)-O_N)~(2-)构成的深施主-深受主对缺陷发光,中心在650 nm的发射源于VAl形成的深受主能级到价带的缺陷发光。在激发波长由270 nm逐渐增大到300 nm的过程中发现,Al N微晶棒波长在430 nm处的发光峰先增强后减弱,在激发波长为285 nm时强度最大;650 nm处的发光峰随激发波长增大而逐渐增强。     

纳米ZnO薄膜可见发射机制研究

利用溶胶－凝胶法 （Sol-Gel）制备了纳米ZnO薄膜,获得了高强的近紫外发射室温下测量了样品的光致发光谱(PL )、吸收谱(ABS)、X射线衍射谱(XRD).X射线衍射(XRD)的结果表明：纳米ZnO薄膜呈多晶态,具有六角纤锌矿结构和良好的C轴取向;发现随退火温度升高,（002）衍射峰强度显著增强,衍射峰的半高宽（FWHM）减小、纳米颗粒的粒径增大.由吸收谱(ABS)给出了样品室温下带隙宽度为3.30 eV.在PL谱中观察到二个荧光发射带,一个是中心波长位于392 nm附近强而尖的紫带,另一个是519 nm附近弱而宽的绿带研究了不同退火温度样品的光致发光峰值强度的变化关系,发现随退火温度升高,紫带峰值强度增强、绿带峰值强度减弱,均近似呈线性变化.证实了纳米ZnO薄膜绿光发射主要来自氧空位(Vo)形成的浅施主能级与锌空位(VZn)形成的浅受主能级之间的复合,或氧空位(Vo)形成的深施主能级上的电子至价带顶的跃迁;紫带来自于导带中的电子与价带中的空位形成的激子复合.     

用巯基乙酸作稳定剂制备CdSe纳米晶的光学性质

以巯基乙酸为稳定剂制备了CdSe纳米晶，通过尺寸选择沉淀得到2nm到3nm之间不同尺寸的纳米晶，利用室温光吸收，光致发光（PL）和光致发光激发（PLE）谱来研究了CdSe纳米团簇的光学性质。紫外－可见吸收谱给了具有清晰激光特征的尖锐吸收边，这表明样品的尺寸分布很窄。光致发光研究表明，样品有两个发射带，一个具有较高能量位于吸收边，来自电子－空穴对从最低激发态能级弛豫后的辐射复合，另一个低能发射带归属于基质与纳米晶界面存在的俘获中心。PLE谱中有2个吸收带，分别是S－S和P－P跃迁。最后还给出了不同激发能量下的发光特性。     

氢等离子体气氛中退火多孔硅的表面和光荧光特性

用电化学腐蚀法制备了多孔硅(PS),在氢等离子体气氛中不同温度下对多孔硅样品进行了退火处理,并进行了光致发光(PL)谱和原子力显微镜(AFM)表面形貌的测量。不同退火温度给PS表面形态带来较大变化,也影响了其PL谱特性。在退火的样品中观察到的PL谱高效蓝光和紫光谱带,我们认为主要源于量子限制发光峰和非平衡载流子被带隙中浅杂质能级所俘获而引起的辐射复合所产生的。在420—450℃退火处理的多孔硅的PL谱上观察到了一个未见诸于报道的紫光新谱带(3．24eV,382nm),其发光机理有待于进一步研究。     

GaN薄膜的蓝光和红光发射机理研究

由于生长工艺的不完善，非掺杂GaN薄膜中通常存在未知的杂质和缺陷，产生与这些未知杂质和缺陷能级相关的发光。报道了非掺杂GaN薄膜的692nm红色发光．并研究了非掺杂GaN薄膜的蓝、红色发光的发射机理；利用作者提出的吸收归一化光致发光激发光谱，直接测量出了非掺杂GaN薄膜的蓝、红色发光的初始态能级，确定蓝色发光为施主-价带跃迁复合，而红色发光为施主-受主跃迁复合；给出了黄、蓝、红光的发射模型。所取得的结果对于确定未知杂质和缺陷的种类具有重要的参考价值。     

氧化锌量子点浅施主能级增强绿色光致发光光谱的实验证明

利用溶胶-凝胶法制备了粒径在5 nm左右的氧化锌量子点,通过测量氧化锌量子点光致发光光谱、吸收光谱以及荧光寿命得到氧化锌量子点绿光光谱可分为两种且对应不同发光机理。较高能量的绿光光谱是电子由导带底跃迁至氧空穴辐射产生的,而较低能量的则归因于电子由浅施主能级跃迁到氧空位,这种浅施主能级能够增强绿光发射且激发光能量稍小于带隙时绿光光谱相对强度达到最大。其次,实验得到氧化锌量子点的蓝光光谱是由于激发电子从锌间隙能级跃迁至价带产生。该研究提出并分析了氧化锌量子点绿光光谱的两种发光机制,可为其在光学方面的应用提供参考。     

氧化锌量子点浅施主能级增强绿色光致发光光谱的实验证明（英文）

利用溶胶-凝胶法制备了粒径在5nm左右的氧化锌量子点,通过测量氧化锌量子点光致发光光谱、吸收光谱以及荧光寿命得到氧化锌量子点绿光光谱可分为两种且对应不同发光机理。较高能量的绿光光谱是电子由导带底跃迁至氧空穴辐射产生的,而较低能量的则归因于电子由浅施主能级跃迁到氧空位,这种浅施主能级能够增强绿光发射且激发光能量稍小于带隙时绿光光谱相对强度达到最大。其次,实验得到氧化锌量子点的蓝光光谱是由于激发电子从锌间隙能级跃迁至价带产生。该研究提出并分析了氧化锌量子点绿光光谱的两种发光机制,可为其在光学方面的应用提供参考。     

氧氩比对纳米ZnO薄膜蓝光发射光谱的影响

利用射频磁控溅射方法,在石英表面上制备了具有良好的c轴取向的纳米ZnO薄膜。室温下,在300 nm激发下,在450 nm附近观测到ZnO薄膜的蓝光发射谱(430~460 nm)。分析了气氛中氧气与氩气比对薄膜质量及蓝光发射光谱的影响,给出了纳米ZnO薄膜光致发光谱(PL)的积分强度和峰值强度与氧氩比关系。探讨了纳米ZnO薄膜的蓝光光谱的发射机制,初步证实了ZnO蓝光发射(2.88~2.69 eV)来自氧空位(VO)形成的浅施主能级上的电子至价带顶的跃迁。     

GaN厚膜中的质子辐照诱生缺陷研究

本文采用正电子湮没谱研究质子辐照诱生缺陷, 实验发现: 能量为5 MeV的质子辐照在GaN厚膜中主要产生的是Ga单空位, 没有双空位或者空位团形成; 在10 K测试的低温光致发光谱中, 带边峰出现了"蓝移", 辐照后黄光带的发光强度减弱, 说明黄光带的起源与Ga空位(V_Ga)之间不存在必然的联系, 各激子发光峰位置没有改变, 仅强度随质子注量发生变化; 样品(0002)面双晶XRD扫描曲线的半峰宽在辐照后明显增大, 说明质子辐照对晶格的周期性产生了影响, 薄膜晶体质量下降. 关键词： GaN 缺陷 质子 辐照     

Understanding of impact of carbon doping on background carrier conduction in GaN

The impact of carbon doping on the background carrier conduction in Ga N has been investigated. It is found that the incorporation of carbon can effectively suppress the n-type background carrier concentration as expected. Moreover,from the fitting of the temperature-dependent carrier concentration and mobility, it is observed that high nitrogen–vacancy(VN) dominates the background carrier at room temperature which consequently results in n-type conduction. The doping agent(carbon atom) occupies the nitrogen site of GaN and forms C_N deep acceptor as revealed from photoluminescence.Besides, a relatively low hole concentration is ionized at room temperature which was insufficient for the compensation of n-type background carriers. Therefore, we concluded that this background carrier concentration can be suppressed by carbon doping, which substitutes the N site of Ga N and finally decreases the V_N.     

GaN中与C和O有关的杂质能级第一性原理计算

用局域密度泛函线性丸盒轨道大型超原胞方法(32个原子),对纯纤锌矿结构的GaN用调节计算参数(如原子球与“空球”的占空比)在自洽条件下使Eg的计算值(323eV)接近实验值(35eV).然后以原子替代方式自洽计算杂质能级在Eg中的相对位置.模拟计算了六角结构GaN中自然缺陷以及与C和O有关的杂质能级位置,包括其复合物.计算结果表明,单个缺陷如镓空位VGa、氮空位VN、氧代替氮ON、炭代替氮CN、炭代替镓CGa等与已有的计算结果基本一致.计算结果表明杂质复合物会导致单个杂质能级位置的相对变化.计算了CNON,CGaCN,CNOV和CGaVGa,其中CNON分别具有深受主与浅施主的特征,是导致GaN黄光的一种可能的结构. 关键词： GaN 杂质能级 电子结构     

氧、硫掺杂六方氮化硼单层的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论和投影缀加平面波的第一性原理计算方法, 研究了六方氮化硼单层(h-BN)中的氮原子缺陷(V_N)、氧原子取代氮原子(O_N)和硫原子取代氮原子(S_N)时的几何结构、磁性性质和电子结构.研究发现, V_N和O_N体系形变较小, 而S_N体系形变较大; h-BN本身无磁矩, 但具有N缺陷或者掺杂后总磁矩都是1 μ_B; 同时给出了态密度和能带结构.利用掺杂体系的局域对称性和分子轨道理论解释了相关结果, 尤其是杂质能级和磁矩的产生. 关键词： 六方BN单层 第一性原理计算 密度泛函理论 分子轨道理论     

Gallium nitride nanoparticle synthesis using nonthermal plasma with gallium vapor

Gallium nitride (GaN) nanoparticles are synthesized by the gallium particle trapping effect in a N₂ nonthermal plasma with metallic Ga vapor. A proposed method has an advantage of synthesized GaN nanoparticle purity because the gallium vapor from the inductively heated tungsten boat does not contain any impurity source. The synthesized particle size can be controlled by the amount of Ga vapor, which is adjusted using the plasma emission ratio of nitrogen to gallium, owing to the particle trapping effect. The synthesized nanoparticles are investigated by electron microscopy studies. High-resolution transmission electron microscopy (HRTEM) studies confirm that the synthesized GaN nanoparticles (10–40 nm) crystallize in a single-phase wurtzite structure. Room-temperature photoluminescence (PL) measurements indicate the band-edge emission of GaN at around 378 nm without yellow emission, which implies that the synthesized GaN nanoparticles have high crystallinity.     

Role of vacancy-type defects in magnetism of GaMnN

Role of vacancy-type(N vacancy(VN) and Ga vacancy(VGa)) defects in magnetism of GaMnN is investigated by first-principle calculation.Theoretical results show that both the VNand VGainfluence the ferromagnetic state of a system.The VNcan induce antiferromagnetic state and the VGaindirectly modify the stability of the ferromagnetic state by depopulating the Mn levels in GaMnN.The transfer of electrons between the vacancy defects and Mn ions results in converting Mn~(3+)(d~4) into Mn~(2+)(d5).The introduced VNand the ferromagnetism become stronger and then gradually weaker with Mn concentration increasing,as well as the coexistence of Mn~(3+)(d~4) and Mn~(2+)(d~5) are found in GaMnN films grown by metal–organic chemical vapor deposition.The analysis suggests that a big proportion of Mn~(3+)changing into Mn~(2+)will reduce the exchange interaction and magnetic correlation of Mn atoms and lead to the reduction of ferromagnetism of material.     

Effect of high temperature annealing on strain and band gap of GaN nanoparticles

Black-coloured GaN nanoparticles with an average grain size of 50 nm have been obtained by annealing GaN nanoparticles under flowing nitrogen at 1200 oC for 30 min. XRD measurement result indicates an increase in the lattice parameter of the GaN nanoparticles annealed at 1200 oC, and HRTEM image shows that the increase cannot be ascribed to other ions in the interstitial positions. If the as-synthesised GaN nanoparticles at 950 oC are regarded as standard, the thermal expansion changes nonlinearly with temperature and is anisotropic; the expansion below 1000oC is smaller than that above 1000 oC. This study provides an experimental demonstration for selecting the proper annealing temperature of GaN. In addition, a large blueshift in optical bandgap of the annealed GaN nanoparticles at 1200 oC is observed, which can be ascribed to the dominant transitions from the C(Γ₇) with the peak energy at 3.532 eV.     

Pt/Au/n-InGaN肖特基接触的电流输运机理

基于热电子发射和热电子场发射模式,利用I-V方法研究了Pt/Au/n-InGaN肖特基接触的势垒特性和电流输运机理,结果表明,在不同背景载流子浓度下,Pt/Au/n-InGaN肖特基势垒特性差异明显.研究发现,较低生长温度制备的InGaN中存在的高密度施主态氮空位（V_N）缺陷导致背景载流子浓度增高,同时通过热电子发射模式拟合得到高背景载流子浓度的InGaN肖特基势垒高度和理想因子与热电子场发射模式下的结果差别很大,表明V_N缺陷诱发了隧穿机理并降低了肖特基势垒高度,相应的隧穿电流显著增大了肖特基势垒总的输运电流,证实热电子发射和缺陷辅助的隧穿机理共同构成了肖特基势垒的电流输运机理.低背景载流子浓度的InGaN肖特基势垒在热电子发射和热电子场发射模式下拟合的结果接近一致,表明热电子发射是其主导的电流输运机理.     

热退火对Mn离子注入非故意掺杂GaN微结构、光学及磁学特性的影响

通过Mn离子注入非故意掺杂GaN外延层制备了GaN:Mn薄膜,并研究了退火温度对GaN:Mn薄膜的微结构、光学及磁学特性的影响.对不同退火温度处理后的GaN:Mn薄膜的拉曼谱测试显示,出现了由与离子注入相关的缺陷的局域振动(LV)和(Ga,Mn)N中Mn离子的LV引起的新的声子模.在GaN:Mn薄膜的光致发光谱中观察到位于2.16,2.53和2.92 eV处的三个新发光峰(带),其中位于2.16 eV处的新发光带不能排除来自Mn相关辐射复合的贡献.对GaN:Mn薄膜的霍尔测试显示,退火处理后样品表现出n型体材料特征.对GaN:Mn薄膜的振动样品磁强计测试显示,GaN:Mn薄膜具有室温铁磁性,其强弱受Mn相关杂质带中参与调节磁相互作用的空穴浓度的影响.