氧含量对a-SiOxNy薄膜荧光特性的影响

采用ＰＥＣＶＤ方法制备了ａ－ＳｉＯｘＮｙ薄膜,观察到强荧光发射现象,荧光光谱由波段范围为２６０～３５０ｎｍ和５００～７００ｎｍ的宽谱带和位置分别为３６５、３７５、３８０、７３５和７４５ｎｍ的荧光发射峰组成。改变沉积过程中氢分压研究了氧含量及荧光特性的影响,随着氢分压下降,薄膜中氧含量升高,荧光峰强度增加,但位置不变;而荧光带在强度增加的同时,中心位置产生红移。根据实验结果对荧光起源及变化机制进行了     

低温等离子体氧化α-Si∶H薄膜的蓝光发射

通过荧光光谱研究了放电等离子体氧化的α Si∶H薄膜的荧光特性 ,在 45 0nm～ 5 0 0nm范围内常温下观察到强蓝光发射 ,发光强度随沉积氧化的周期数增加而增强。发射带呈七峰结构 ,位置分别为 46 0nm、46 5nm、472nm、478nm、485nm、490nm、496nm。实验结果直接证明了蓝光发射与缺陷能级有关 ,其起源于Si O结合特定组态而形成的发光中心。     

低温等离子体氧化α—Si：H薄膜的蓝光发射

通过荧光光谱研究了放电等离子体氧化的α-Si:H薄膜的荧光特性,在450nm-500nm范围内常温下观察到强蓝光发射,发光强度随沉积－氧化的周期数增加而增强。发射带呈七峰结构,位置分别为460nm、465nm、472nm、478nm、485nm、490nm、496nm。实验结果直接证明了蓝光发射与缺陷能级有关,其起源于Si-O结合特定组态而形成的发光中心。     

ECR-CVD制备的非晶SiOxNy薄膜的光致蓝光发射

使用90%N2稀释的SiH4与O2作为前驱气体，利用微波电子回旋共振等离子体化学气相沉积（ECR CVD）方法制备了非晶氮氧化硅薄膜（a-SiOxNy）.红外吸收光谱的结果表明，a SiOxNy薄膜主要由Si O Si和Si N键的两相结构组成，在存在氧流量的情形下，薄膜主要成分是SiOx相，而在无氧流量的情形下，薄膜则主要是SiNx相.使用565eV的紫外光激发，发现SiOxNy薄膜出现了位于460nm的光致蓝光主峰，且其发光强度随着氧流量的降低而显著增强.根据缺陷态发光中心和SiNx蓝光发射能隙态模 关键词： ECR CVD 红外吸收光谱 非晶氮化硅薄膜 光致发光     

a—Si：O：H薄膜微结构及其高温退火行为研究

以微区Raman散射、X射线光电子能谱和红外吸收对等离子体增强化学气相沉积（PECVD）法制备的氢化非晶硅氧（a-Si:O:H)薄膜微结构及其退火行为进行了细致研究。结果表明a-Si:O:H薄膜具有明显的相分离结构,富Si相镶嵌于富O相之中,其中富Si相为非氢化四面体结构形式的非晶硅（a-Si),富O相为Si,O,H三种原子随机键合形成的SiOx:H(x≈1.35)。经1150℃高温退火,薄膜中的H全部释出;SiOx:H(x≈1.35)介质在析出部分Si原子的同时发生结构相变,形成稳定的SiO2和SiOx(x≈0.64);在析出的Si原子参与下,薄膜中a-Si颗粒固相晶化的成核和生长过程得以进行,形成纳米晶硅（nc-Si),研究发现此时的薄膜具有典型的壳层结构,在nc-Si颗粒表面和外围SiO2介质之间存在着纳米厚度的SiOx(x≈0.64)中间相。     

表面态调控对GaN荧光光谱的影响

采用高阻本征GaN薄膜,通过H3PO4刻蚀和SiOxNy薄膜钝化方法对GaN薄膜进行表面态调控,研究了表面态调控对GaN薄膜光致荧光光谱的影响.研究发现,H3PO4刻蚀对改善GaN薄膜的紫外荧光发射作用不大,但显著增加可见荧光的强度;经SiOxNy薄膜表面钝化的GaN紫外荧光量子效率增加12—13倍,同时对可见荧光有明显增加.通过比较H3PO4刻蚀和SiOxNy薄膜钝化的室温和低温荧光光谱,探讨了表面态调控对GaN紫外荧光、蓝带荧光和黄带荧光的影响及相关物理机理.     

氧、氮掺杂硅基薄膜的荧光光谱

采用磁控溅射法制备了氧、氮掺杂的非晶硅膜 ,测量了薄膜的荧光光谱 ,获得了包括红光、绿光、蓝光及紫光和紫外的强荧光发射 ,其荧光特性受氮、氧含量及沉积时基片温度的影响。结果表明 :红光包括起源于量子限制效应的宽带及氧缺陷能级引起的分立峰 ;绿光依赖于氮的掺杂 ,起源于氮的缺陷能级跃迁 ,其峰型和峰位受基片沉积温度的影响 ;蓝光部分表现为多个分立峰的叠加 ,起源于复杂的氧缺陷能级 ;紫光部分包括一对双峰和多个宽发射带 ,发射带的强度受掺杂种类、掺杂浓度及沉积时基片温度的影响。当基片温度为750℃、中等氧氮掺杂时 ,可获得强的绿光和紫光发射。     

氢对GaAs薄膜的钝化作用

报导了射频磁控溅射与沉积气氛掺氢相结合制备单层(13~20 nm厚)高质量GaAs多晶态纳米薄膜的方法,研究了氢钝化对薄膜微观结构及光学性质的影响.对GaAs薄膜进行了X射线衍射、原子力显微镜、吸收光谱、光致荧光谱的研究分析.结果表明,衬底温度500℃的掺氢薄膜和520℃的薄膜呈面心立方闪锌矿结构，薄膜的晶团尺寸较大，微观表面较为粗糙，其吸收光谱出现了吸收边蓝移和明显的激子峰，带隙光致荧光峰强明显增加，说明氢在衬底温度500℃~520℃下对薄膜有重要的钝化作用.     

a-C:H膜化学结构对光学性能的影响

选用体积分数为99.999 9%的H2及反式-2-丁烯(T2B)为工作气体,利用低压等离子体增强化学气相沉积法制备了a-C;H薄膜.利用傅里叶变换红外光谱仪和X射线光电子能谱对薄膜化学键和电子结构进行分析,并结合高斯分峰拟合分析了薄膜中sp3/sp2杂化键比值和sp3C杂化键分数.结果表明:薄膜中氢含量较高,主要以sp3C-H形式存在;工作气压越高,制备的薄膜中C=C键含量越少,薄膜中sp3/sp2杂化键比值和sp3C杂化键分数增加,薄膜稳定性提高.应用UV-VIS光谱仪,获得了波长在400～1 000 nm范围内薄膜的光吸收特性,结果显示:a-C:H薄膜透过率可达98%.光学常数公式计算得到工作压强为4～14 Pa时光学带隙在2.66～2.76之间,并均随着工作气压的升高而增大.结果表明,随工作气压的升高,薄膜内sp3键减小,从而促使透过率、光学带隙增大.     

a-C:N:H纳米尖端荧光产生的机理

用CH4,H2和NH3为反应气体,利用等离子体增强热丝化学气相沉积在沉积有碳膜的Si衬底上制备了a-C:N:H纳米尖端,并用扫描电子显微镜和微区Raman光谱仪对碳膜和纳米尖端进行了表征。结果表明:Raman谱中含有与碳和氮相关的峰,且纳米尖端的Raman谱比碳膜的Raman谱有很强的荧光背景。Raman谱中的峰说明沉积的碳膜和纳米尖端是a-C:N:H薄膜和a-C:N:H尖端。a-C:N:H纳米尖端的Raman谱中强荧光背景的产生表明其在激发光源照射的过程中发射了强荧光,对a-C:N:H纳米尖端产生强荧光的机理进行了探讨。     

非晶氧化硅薄膜带尾发光特性

采用等离子体增强化学气相沉积技术,通过改变CO2流量制备了不同氧含量的非晶氧化硅薄膜。利用紫外可见吸收谱、傅里叶红外吸收谱和稳态/瞬态光致发光谱等技术研究了薄膜的微观结构和光学特性。实验结果表明,随着氧含量的增加,薄膜的带隙增大,光致发光强度增加、峰值朝高能方向移动、光谱半峰全宽展宽。时间分辨光谱显示薄膜发光峰值处的衰减时间随氧含量的增加从6.2ns单调增加到21ns,而同一样品的发光寿命随发射波长能量增加而减小。综合分析光学吸收、发射及发光衰减特性表明,薄膜的发光机制主要归结为非晶材料带尾态之间的辐射复合。     

纳米锗颗粒镶嵌薄膜的荧光特性研究

研究了不同颗粒尺寸的纳米Ge-SiO₂镶嵌薄膜的室温荧光光谱以及不同激发光能量对荧光峰的影响．实验结果表明，沉积态Ge-SiO₂薄膜样品在可见光区域不发光．退火后的样品（平均锗颗粒尺寸为3.2—6.0nm）在380—520nm波长范围内有明显的蓝光发射现象．当用λ=300nm的光激发，观测到中心波长为420nm（2.95eV）的光致荧光峰；而用633nm波长的光激发，谱图上出现中心波长分别为420和470nm的两个荧光峰．随着纳米锗颗粒尺寸的增加，光致荧光峰的相 关键词：     

H掺杂对ZnCoO稀磁半导体薄膜结构及磁性能的影响

利用磁控溅射法,采用亚分子分层掺杂技术交替溅射Co靶和ZnO靶,在Si衬底上制备了不同氢氩流量比的H:ZCO薄膜样品,研究了氢氩流量比对薄膜结构特性和磁学性能的影响。所制备的薄膜样品具有c轴择优取向。由于H对表面和界面处悬挂键的钝化作用,随H₂流量比的增加,薄膜的择优取向变差。磁性测量结果显示,薄膜样品的铁磁性随着氢氩流量比的增大而增强。XPS结果表明,随着H含量的增大,金属态Co团簇的相对含量逐渐增加,而氧化态Co离子的相对含量逐渐减小。H:ZCO样品中的铁磁性可能来源于Co金属团簇,H的掺入促使ZnO中的Co离子还原成Co金属团簇,从而增强了薄膜样品的室温铁磁性。     

α-C:H膜表面形貌及光学性能的测试分析

 以H₂和反式-2-丁烯（T₂B）为工作气体，利用低压等离子体增强化学气相沉积法制备了α-C:H薄膜。采用原子力显微镜、扫描电镜测试了α-C:H薄膜的表面形貌，分析了实验参数对其形貌的影响。研究表明：固定压强(15 Pa)，当T₂B/H₂流量比为4时，薄膜均方根粗糙度可达0.97 nm。保持T2B/H2流量比固定，增加工作气压，薄膜均方根粗糙度减小，表面更平整、致密。利用傅里叶变换红外光谱仪对薄膜价键结构进行分析，结果表明：α-C:H薄膜中主要存在sp3C—H键，氢含量较高；T₂B/H₂流量比越低，薄膜中含有更多的C=C键。应用UV-VIS光谱仪，获得了波长在200～1 100 nm范围内薄膜的光吸收特性，α-C:H薄膜透过率可达98%，计算得到的折射率在1.16～1.40。随工作气压的增加，α-C:H薄膜中sp³杂化键增多，透过率、折射率增大。     

Al/ZnO:Al薄膜结构的荧光增强效应

利用物理气相沉积设备制备了Al/ZnO:Al薄膜样品,研究了该薄膜结构的发光特性。结果表明,在ZnO:Al薄膜表面镀一层Al岛薄膜可以增强其带边荧光,同时在475 nm附近产生蓝光峰。通过在Al岛薄膜和ZnO:Al薄膜之间引入一层5 nm的Ta₂O₅绝缘层可以使ZnO:Al薄膜的带边荧光和蓝光显著增强,并随着Ta₂O₅绝缘层厚度的增大而减弱。通过对Al/ZnO:Al样品进行退火处理可以使带边荧光和蓝光峰分别增强9倍和83倍。基于局域表面等离子体共振理论,计算了Al/ZnO:Al纳米结构的光学散射和吸收截面曲线。实验结果与理论计算相一致。     

氧气流量对脉冲激光沉积ZnO薄膜的形貌及光学性质影响

使用脉冲激光沉积(PLD)方法在石英(SiO2)和单晶Si(111)基底上制备了具有高c轴择优取向的ZnO薄膜。测试结果显示:在30～70sccm氧气流量范围内,氧气流量50sccm时制备的ZnO薄膜具有较好的结晶质量、较高的光学透过率(≥80%)、较高的氧含量(～40.71%)、较快的生长速率(～252nm/h)和较好的发光特性:450～580nm附近发射峰最弱,同时～378nm附近的紫外发光峰最强,表明薄膜材料中含有较少的氧空位等缺陷。     

不同气氛下SiOx纳米线的制备及形貌、红外、光致发光研究

以N2/H2、N2或NH3为载气,利用碳辅助化学气相沉积法,常压1140℃下在石英衬底上制备了大量直径为20-300 nm,长数百微米的非晶SiOx纳米线.制备得到的纳米线具有高度定向生长的特性.利用透射电子显微镜、扫描电子显微镜及电子能谱对SiOx纳米线的形貌及组分进行了分析,Si与O原子之比为1∶1.8.傅里叶红外吸收谱显示了非晶氧化硅的三个特征峰(482,806和1095 cm-1)及1132 cm-1无序氧化硅结构的强吸收峰.SiOx纳米线光致发光光谱(PL)在440 nm(2.83 eV)处具有较强的荧光峰;N2为载气生长的SiOx纳米线的PL峰强比NH3为载气生长的SiOx纳米线峰强大四个数量级.     

KrF准分子激光退火氢化非晶碳化硅薄膜的晶化研究

介绍了利用KrF准分子脉冲激光对氢化非晶碳化硅(a-SiC∶H)薄膜进行激光退火以实现薄膜的结晶化。利用等离子增强化学气相沉积(PECVD)在单晶Si(100)衬底上制备a-SiC∶H薄膜, 再用不同能量密度的激光对薄膜样品进行退火。分析表明, 选用合适能量密度的激光退火能够实现a-SiC∶H薄膜的结晶化, 且结晶颗粒大小随着入射激光能量密度的增加而增大; 显微图表明当入射能量密度超过200 mJ/cm2时, 薄膜表面出现由热弹性波引起的表面波纹现象, a-SiC∶H薄膜结晶过程为液相结晶; 傅里叶红外谱(FTIR)表明随着入射能量密度增加, 薄膜中氢含量降低, Si-C峰增强并且峰位出现蓝移, 薄膜的结晶度提高。     

Si∶H∶O薄膜的室温强紫外光致发光

用等离子体增强辉光放电法制成a-Si∶H∶O薄膜,未经任何后处理过程,观察到峰值分别位于340—370,400—430以及740nm的三个光致发光(PL)带.这种紫外光发射既强又稳定,其强度与薄膜中的氧含量紧密相关,而后者可通过薄膜淀积过程中施加在其衬底上的直流偏压进行控制.前两个PL峰来源于a-Si∶H∶O中与氧有关的色心,而后一个PL峰则来源于嵌入a-Si∶H∶O中纳米硅晶粒的量子尺寸效应和晶粒表面的色心两方面的作用.     

a-SiC_x:H/nc-Si:H多层薄膜的室温时间分辨光致可见发光

在等离子体增强化学气相沉积(PECVD)系统中,通过控制进入反应室的气体种类逐层沉积非晶SiCx∶H(a SiCx∶H)和非晶Si∶H(a Si∶H)薄膜,然后经过高温热退火处理,成功制备了晶化纳米a SiCx∶H/nc Si∶H(多晶SiC和纳米Si)多层薄膜。利用截面透射电子显微镜技术分析了a SiCx∶H/nc Si∶H多层薄膜的结构特性。通过对晶化样品的时间分辨光致发光谱的研究,结果表明:随着退火温度的升高,发光峰位置开始出现一些红移现象;当退火温度为900℃时,样品的发光强度和发光衰减时间分别达到最大值和最小值;随着退火温度的继续升高,发光峰位置又开始出现蓝移现象。由此探讨纳米a SiCx∶H/nc Si∶H多层薄膜的发光特性和发光机理。