多孔硅光致发光的温度效应研究

通过对多孔硅光致发光峰随测量温度变化的研究，发现随测量温度的下降，光致发光峰位有两种截然不同的移动方向：发光峰中心波长较长的样品，主峰向低能方向移动(即红移)；而发光峰位波长较短的样品则向高能方向移动(即蓝移).根据多孔硅光致发光峰的温度效应，定性地给出了发光效率随波长变化的模拟曲线，并由此能较好地解释多孔硅光致发光峰位随温度变化而移动的实验现象. 关键词：     

非掺杂ZnO薄膜中紫外与绿色发光中心

用直流反应溅射方法在硅衬底上淀积了ZnO薄膜,测量它们的光致发光(PL)光谱,观察到两个发光峰,峰值能量分别为3.18(紫外峰,UV)和2.38eV(绿峰).样品用不同温度分别在氧气、氮气和空气中热处理后,测量了PL光谱中绿峰和紫外峰强度随热处理温度和气氛的变化,同时比较了用FP-LMT方法计算的ZnO中几种本征缺陷的能级位置.根据实验和能级计算的结果,推测出ZnO薄膜中的紫外峰与ZnO带边激子跃迁有关,而绿色发光主要来源于导带底到氧错位缺陷(O_Zn)能级的跃迁,而不是通常认为的氧空 关键词： ZnO薄膜 热处理 光致发光光谱 缺陷能级     

锗/多孔硅和锗/氧化硅薄膜光致发光的比较研究

采用磁控溅射技术,以锗为溅射靶,在多孔硅上沉积锗薄膜,沉积时间分别为4,8和12 min,及以锗-二氧化硅复合靶为溅射靶,在n型硅衬底上沉积了含纳米锗颗粒的氧化硅薄膜,锗与总靶的面积比分别为5%,15%,30%.各样品在氮气氛中分别经过300,600及900℃退火30 min.对锗/多孔硅和锗/氧化硅薄膜进行了光致发光谱的对比研究,用红外吸收谱分析了锗/多孔硅的薄膜结构.实验结果显示,锗/多孔硅薄膜的发光峰位于517 nm附近,沉积时间对发光峰的强度有显著影响,锗层越厚峰强越弱.锗/氧化硅薄膜的发光峰位于580 nm附近,锗与总靶的面积比对发光峰的强度影响较大,锗/氧化硅薄膜中的锗含量越高峰强越弱.不同的退火温度对样品的发光峰强及峰位均没有明显影响.可以认为锗/多孔硅的发光峰是由多孔硅与孔间隙中的锗纳米晶粒两者界面的锗相关缺陷引起的,而锗/氧化硅的发光峰来自于二氧化硅的发光中心.     

Si基CeO2/Tb4O7超晶格薄膜发光特性的研究

利用电子束蒸发技术在P型硅衬底上沉积了CeO2 /Tb4 O7超品格样品,将样品置于弱还原气氛中高温退火后,观察到薄膜样品在488,544,588以及623 nm左右出现Tb3+的四个典型发光峰.结合激发光谱、吸收光谱以及XRD分析表明,CeO2薄膜在高温下失氧,发生Ce4+→Ce3+转变,Ce3+吸收紫外光后,Ce3+与Tb3+发生能量传递,产生发光.通过改变Tb4 O7薄膜厚度,研究了Tb4 O7层厚对超晶格发光的影响,结果显示在Tb4 O7层厚为0.5nm时,发光强度最大;Tb4 O7层厚大于0.5nm时,由于Tb3+间的能量传递,产生浓度猝灭.同时,对超晶格样品在900～1 200℃之间进行了不同温度、不同时间的退火,结果显示在1 200℃下进行2h的退火,薄膜发光强度达到最大.研究认为,Ce3+的浓度、氧空位缺陷以及Ce3+与Tb3+间距的变化是导致这一结果的主要原因.     

退火对ZnO薄膜质量的影响

用金属有机化学气相沉积法（MOCVD）在蓝宝石（0001）衬底上制备了c轴取向的高质量的ZnO薄膜,通过在生长温度下氧气和氮气中退火处理的比较,研究了退火对ZnO薄膜结构和发光特性的影响。通过X射线衍射测量得知,经过氮气和氧气退火都可以使其002峰增强,且在氧退火中表现得尤为明显。光致发光测量发现氮气中退火的ZnO薄膜的紫外发光峰明显增强,而深能级发光峰明显减弱;而氧气中退火的ZnO薄膜的紫外发光峰略有减弱,而深能级峰显著增强。     

离子注入对多孔硅可见光发射特性的影响

本文在前期对多孔硅发光机理研究的基础上,研究了离子注入对多孔硅光致发光的影响.实验表明离子注入除了可以降低多孔硅光致发光的强度外,还将使多孔硅的光致发光光谱谱峰产生蓝移、半高宽展宽,并在多孔硅发光谱带中产生一些发光减弱区和次峰结构.文中最后对实验现象做了解释.     

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。     

纳米硅薄膜/多孔氧化铝复合体系光致发光的温度特性

利用高真空电子束蒸发方法在多孔氧化铝衬底上生长了纳米硅薄膜,经过650℃高温真空退火后,在10～300K温度范围内观测样品的荧光光谱特性,并对样品进行了场扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外吸收(FTIR)光谱、X射线衍射(XRD)谱的分析。PL谱结果表明,随着温度的升高,样品的发光峰位一般发生红移,但在50～80K范围内却出现了反常的蓝移现象;样品的发光强度基本是按逐渐减小趋势变化的。在60～80K之间,发光强度有少许变强。讨论了纳米硅薄膜的光致发光机理,用量子限制-发光中心模型对实验现象进行了解释。     

退火氧化生成的硅锗低维结构的光致发光性质

用激光辐照辅助电化学刻蚀的方法加工硅锗薄膜样品,30min后,在样品表面形成了多孔状的结构,该结构在724nm处有很强的光致发光(PL)峰。将该多孔状结构的样品置于高温氧化炉中进行不同时间的退火氧化处理后,发现在不同的退火氧化条件下样品的PL光谱发生了明显的变化。通过分析,作者根据量子受限(QC)和量子限制-发光中心(QCLC)模型,建立了新的量子受限-晶体与氧化物界面态综合模型来解释样品PL发光的变化。     

退火对多晶ZnO薄膜结构与发光特性的影响

用射频反应溅射法在Si（111）衬底上制备了C轴取向的多晶ZnO薄膜，通过不同温度的退火处理，研究了退火对多晶ZnO薄膜结构和发光特性的影响.由x射线衍射得知，随退火温度的升高，晶粒逐渐变大，薄膜中压应力由大变小至出现张应力.光致发光测量发现，样品在430nm附近有一光致发光峰, 峰的强度随退火温度升高而减弱，联合样品电阻率随退火温度升高而逐渐变大的测量及能级图，推测出ZnO薄膜中的蓝光发射主要来源于锌填隙原子缺陷能级与价带顶能级间的跃迁. 关键词： ZnO薄膜 退火 光致发光 射频反应溅射     

Surface effects on photoluminescence of single ZnO nanowires

The influence of surface effects on the temperature dependent photoluminescence (PL) spectra from individual ZnO nanowires has been studied. It is found that the surface effects of the nanowire are very important in both ultraviolet (UV) and visible emission. We propose a new luminescence mechanism based on the recombination related to oxygen vacancies to explain the temperature dependent visible emission, which is significantly influenced by the carrier depletion and band bending caused by surface effects. In addition, the observed attenuation of UV emission with increasing temperature is ascribed to the decreasing depletion region and the increasing surface states related nonradiative recombination.     

稀土Tb3+掺杂纳米ZnO的发光性质

ZnO是一种优良的直接宽带隙半导体发光材料(Eg=3.4 eV),具有优异的晶格、光学和电学性质,稀土离子掺杂浓度和热处理温度对ZnO∶Re3 纳米晶发光强度、峰位变化等光学性质具有重要影响.利用溶胶-凝胶法(Sol-Gel),在不同退火温度下,制备了不同浓度的ZnO∶Tb3 纳米晶.室温下,测量了样品的X射线衍射谱(XRD)、光致发光谱(PL)和激发谱(PLE).观察到纳米ZnO基质在520 nm附近宽的绿光可见发射和稀土Tb3 在485,544,584和620 nm附近的特征发射.通过ZnO基质可见发射强度和稀土Tb3 特征发射强度随Tb3 掺杂浓度、退火温度的变化关系,获得了5D4→7F5跃迁的绿色主发射峰最强的样品制备工艺参数,其退火温度为600℃、掺杂浓度为4 at%;给出了稀土Tb3 的激发态5D4→7F6(485 nm),5D4→7F5(544 nm)和5D4→7F4(584 nm)的发射机制;证实了稀土Tb3 与纳米ZnO基质之间存在双向能量传递.     

真空紫外-紫外光激发下的Na_2SO_4:TbF_3的发光性质

在空气中900℃温度下,对纯天然无水芒硝(Na2SO4)和TbF3的混合粉末加热20min,制备了Na2SO4:TbF3发光材料。并测量了在室温中真空紫外-紫外光下的发射和激发光谱。发射光谱有一系列由于Tb3+离子的5D4→7FJ(J=6,5,4,3,2)和5D3→7FJ(J=6,5,4,3,2)跃迁发射峰。通过监测542nm处发光得到的激发光谱,分别由Tb3+离子4fn→4fn-15d跃迁(187,193,218nm),基质吸收(165,200,240nm)引起的强激发谱和禁戒的f-f跃迁产生的弱激发谱组成。在TbF3的掺杂量在0.3%～2%范围内,随着Tb3+离子掺杂量的增加,真空紫外区的激发谱相应地逐渐增强。     

Angle-multiplexed hologram storage in LiNbO(3):Tb, Fe

We have performed hologram multiplexing with a cw laser at lambda=532 nm in a near-stoichiometric LiNbO(3) :Tb, Fe crystal that exhibits a visible absorption band induced by UV light. When 50 plane-wave holograms were angle multiplexed from the UV preexposed state, the recording sensitivity gradually decreased, owing to bleaching of the induced absorption. However, a conventional recording schedule of multiplexing many holograms of equal diffraction efficiency can be used in this photochromic material. The gradual decrease in recording sensitivity throughout multiplexing can be compensated for by the increased erasure-time constants of later-written holograms. An M/# of 1.73 was obtained in a crystal of 3.3-mm thickness.     

双功能配体在ZnSTb乙醇溶胶合成中的应用

以双功能团配体SCN^-链接ZnS和稀土离子Tb³⁺,制备了ZnSTb乙醇溶胶,以紫外吸收和光致发射光谱研究了其光学性质.该溶胶经紫外激发得到了Tb³⁺的四个特征发射,分别对应于Tb³⁺的⁵D₄→⁷F_J(J=6,5,4,3)跃迁;Tb³⁺的特征发射可能来自ZnS到Tb³⁺的能量传递,即ZnS纳米微粒吸收能量,并将其通过SCN^-桥传递给稀土离子Tb³⁺,从而导致Tb³⁺的特征发射.文中还讨论了对双功能团桥联配体的一般要求.     

Na2SrSiO4：Ce^3＋,Tb^3＋,Yb^3＋的制备及近红外量子剪裁发光性质

采用高温固相法制备了新型N a2SrS iO4：C e3＋,Tb3＋,Yb3＋的近红外发光材料。对样品可见和近红外激发光谱、发射光谱及荧光寿命的研究表明,N a2SrS iO4：C e3＋,Tb3＋,Yb3＋中存在高效的Tb3＋→Yb3＋的量子剪裁下转换效应,下转换量子效率约为182.4%。Ce3＋的共掺大大提高了样品的紫外光吸收,显著敏化了样品的近红外发光效率。研究了Ce3＋,Tb3＋和Yb3＋掺入量对其发光性质的影响。结果表明,当Ce3＋的浓度为2%,Tb3＋的浓度为13%和Y b3＋的浓度为16%时,样品的近红外发光最强。     

Luminescent Properties of Zeolite Modified by Eu(III) and Tb(III) Complexes

The luminescence of the sorbates of the Eu(III) and Tb(III) complexes on the CaA-type zeolite with derivatives of aliphatic and aromatic carbonic acids has been studied. It is shown that the luminescent materials obtained can be used as light regulators and transformers which absorb energy in the UV spectral region and transform it into visible radiation.     

ZnO∶Tb3+纳米晶的制备及发光性质研究

利用溶胶-凝胶法（Sol-Gel）制备了不同浓度的ZnO∶Tb3+纳米晶，测量了样品的光致发光谱(PL)和激发谱(PLE).在ZnO宽的可见发射背景上，观察到样品在485 nm、544 nm、584 nm和620 nm附近出现了稀土Tb3+的特征发射.给出了ZnO∶Tb3+纳米晶光致发光的峰值强度随掺Tb3+浓度的变化关系，分析了稀土Tb3+的激发态5D4→7F6、5D4→7F5和5D4→7F4的发射机制，证实了稀土Tb3+的特征发射来源于稀土离子内部4f电子的f-f跃迁和ZnO基质与稀土Tb3+离子之间能量传递.     

耐高温型4-卤代(氟、氯)苯甲酸铽配合物的合成及荧光性能研究

以4-氟苯甲酸(4-FBA)、4-氯苯甲酸(4-ClBA)为配体制备了具有良好热稳定性的稀土配合物Tb(4-FBA)3·2H2O和Tb(4-ClBA)3·2H2O,与前期工作中合成的Tb(4-BrBA)3的紫外及荧光光谱进行了分析比较。紫外-可见光吸收光谱表明,相同浓度下,3种配合物的紫外吸收能力以Tb(4-FBA)3·2H2O、Tb(4-ClBA)3·2H2O、Tb(4-BrBA)3顺序依次增大。液体荧光光谱表明,Tb(4-ClBA)3·2H2O的荧光发射强度最强。从配体的能级、配合物的紫外吸收能力及能量传递过程中的热振动损耗等方面对实验结果进行了讨论分析。热重分析表明,Tb(4-FBA)3·2H2O和Tb(4-ClBA)3·2H2O在450℃出现快速分解。将2种配合物放置于马弗炉中350℃加热1 h后,发现Tb(4-FBA)3·2H2O的荧光发射强度降低了24%,Tb(4-ClBA)3·2H2O荧光发射强度仅降低了13%左右,表明2种配合物高温条件下分子结构保持稳定,加热后2种配合物的红外光谱也表明2种配合物在高温条件下未发生分解。     

电化学沉积高c轴取向ZnO薄膜及其光学性能分析

采用阴极还原方法，在透明导电玻璃(ITO)上制备了高c轴择优取向的ZnO薄膜.通过X射线衍射、扫描电子显微镜等表征技术，研究了沉积电流对ZnO薄膜的结构、应力状态及表面形貌的影响；利用光致荧光光谱及透射光谱等分析方法，探讨了沉积电流变化对ZnO薄膜的光学性能的影响.研究结果显示：各沉积电流下均可制得高c轴取向的ZnO薄膜；薄膜表面形貌受电流的影响较大；从透射谱可以看出，薄膜在可见光波段有较高透射率，且薄膜厚度随沉积电流的增大而增大.光致荧光测量表明，电化学沉积的ZnO薄膜具有明显的带隙展宽.而且，随着沉积电流的增加，带隙发光强度逐渐减弱，缺陷发光逐渐增强.