磁控溅射淀积掺Er富Si氧化硅膜中Er3+ 1.54μm光致发光

用磁控溅射淀积不同富Si程度的掺Er富Si氧化硅薄膜.室温下测量其光致发光谱,观察到各谱中都含有1.54和1.38μm两个发光峰,其中1.54和1.38μm的光致发光峰分别来自Er³⁺和氧化硅中某种缺陷.系统研究了Er³⁺1.54μm光致发光峰强度对富Si程度及退火温度的依赖关系.还发现1.54μm发光峰强度与1.38μm发光峰强度相互关联,对此进行了讨论 关键词： Er 富Si氧化硅 光致发光 纳米硅     

室温下掺Er富硅氧化硅和掺Er富硅氮化硅的光致发光及其退火

用磁控溅射淀积掺Er氧化硅、掺Er富硅氧化硅、掺Er氮化硅和掺Er富硅氮化硅薄膜,室温下测量这四种薄膜的光致发光（PL）谱,观察到这四种薄膜都具有1.54μm的峰位,其强度与薄膜的退火温度有关。为了确定1.54μmPL的最佳退火温度,这些薄膜都分别在600,700,800,900,1000,1100℃的温度下同时退火,发现两种富硅薄膜的最佳退火温度是800℃,不富硅的两种薄膜的最佳退火温度是900℃。样品的1.54μmPL最强,且800℃退火的掺Er富硅氧化硅薄膜的1.54μm峰强度是最强的,比不富硅的强了约20倍,还观察到这四种薄膜都具有1.38μm的PL带,且掺Er富硅氧化硅和掺Er富硅氮化硅这两种薄膜的PL在强度上1.38μm峰与1.54μm峰有一定的关系。     

溶胶-凝胶法Er_2O_3薄膜的结构和光学特性

针对稀土Er掺杂Si光源中Er离子掺杂浓度低的问题,采用溶胶-凝胶(Sol-gel)法在Si(100)和SiO2/Si(100)基片上旋涂法制备Er2O3光学薄膜,Er离子浓度与以前掺杂方法相比提高了2个数量级.900℃热处理获得单一立方结构的Er2O3薄膜材料.光致发光(PL)特性研究表明在654nm波长的激光泵浦下,Er2O3薄膜材料获得了1.535μm的发光峰,并具有较小的温度猝灭1/5.在SiO2/Si(100)基体上制备的Er2O3薄膜材料的光致发光强度比Si(100)基体上制备的薄膜提高2-3倍.研究结果表明具有强光致发光特性的Er2O3薄膜是一种有前景的硅基光源和放大器材料.     

掺铒Si/Al2O3多层结构中结晶形态对1.54 μm发光的影响

利用脉冲激光沉积的方法制备掺铒 Si/Al2O3多层结构薄膜,获得了由纳米结构的Si作为感光剂增强的Er3+在1.54 μm高效发光.利用拉曼散射、高分辨透射电镜和光致发光测量研究了在不同退火温度下(600-1000 ℃)纳米结构Si层的结晶形态变化,及对Er3+在1.54 μm的发光的影响特征.研究发现最佳发光是在退火温度600-700 ℃.在这个条件下纳米Si的尺寸和密度,Si和Er的作用距离以及Er3+发光的化学环境得到了优化.进一步,光致发光瞬态衰减谱研究表明,当纳米Si尺寸小时,衰减遵循单指数模式(慢过程),当纳米Si尺寸大时,衰减遵循双指数模式(快过程和慢过程),其中衰减中快过程来自类体Si的对激发态Er3+去激发过程,慢过程对应典型的纳米Si体系衰减过程.     

Ce3+对Er3+/Yb3+共掺TeO2-WO3-ZnO玻璃发光性能的影响

在Er3+/Yb3+共掺TeO2-WO3-ZnO玻璃中引入Ce3+,研究了Ce3+对Er3+1.5μm发射性能及其上转换发光性能的影响.结果表明,随Ce3+浓度的增加Er3+1.5μm波段的荧光强度先增强后降低,优化的Ce3+掺杂浓度在2.07×1020/cm3左右;1.5μm波段的荧光寿命则随Ce3+浓度的增加有轻微降低,从3.4ms降到3.0ms,但Ce3+浓度的增加对1.5μm波段的荧光半高宽基本无影响;Er3+/Ce3+间的交叉弛豫Er3+(4I11/2+Ce3+(2F5/2→Er3+(4I13/2+Ce3+(2F7/2使玻璃的上转换发光强度大大降低,但在过高的Ce3+浓度下,Er3+/Ce3+间的另一交叉弛豫Er3+(4I13/2+Ge3+(2F5/2→Er3+(4I15/2+Ce3+(2F7/2则使Er3+4I13/2能级粒子数减少,导致1.5μm波段荧光强度和荧光寿命降低.     

掺铒氢化非晶氧化硅1.54μm发光性质的研究

采用等离子体增强化学汽相沉积技术生长不同氧含量的氢化非晶氧化硅薄膜(a-SiOx:H),离子注入铒及退火后在室温观察到很强的光致发光.当材料中氧硅含量比约为1和1.76时,分别对应77K和室温测量时最强的1.54μm光致发光.从15到250K的变温实验显示出三个不同的强度与温度变化关系,表明氢化非晶氧化硅中铒离子的能量激发和发光是一个复杂的过程.提出氢化非晶氧化硅薄膜中发光铒离子来自于富氧区,并对实验现象进行了解释.氢化非晶氧化硅中铒发光的温度淬灭效应很弱.从15到250K,光致发光强度减弱约1/2.     

溶胶-凝胶法Er2O3薄膜的结构和光学特性

针对稀土Er掺杂Si光源中Er离子掺杂浓度低的问题,采用溶胶-凝胶（Sol-gel）法在Si(100)和SiO2/Si(100)基片上旋涂法制备Er₂O₃光学薄膜,Er离子浓度与以前掺杂方法相比提高了2个数量级.900 ℃热处理获得单一立方结构的Er₂O₃薄膜材料.光致发光（PL）特性研究表明在654 nm波长的激光泵浦下,Er₂O₃薄膜材料获得了1.535 μm的发光峰,并具有较小的温度猝灭1/5.在SiO₂/Si(100)基体上制备的Er2O3薄膜材料的光致发光强度比Si(100)基体上制备的薄膜提高2-3倍.研究结果表明具有强光致发光特性的Er₂O₃薄膜是一种有前景的硅基光源和放大器材料.     

掺饵氢化非晶氧化硅1.54μm发光性质的研究

采用等离子体增强化学汽相沉积技术生长不同氧含量的氢化非晶氧化硅薄膜(a-SiO_{x∶H),离子注入铒及退火后在室温观察到很强的光致发光.当材料中氧硅含量比约为1和 1.76时,分别对应77Ｋ和室温测量时最强的1.54μm光致发光.从15到250Ｋ的变温实验显示 出三个不同的强度与温度变化关系,表明氢化非晶氧化硅中铒离子的能量激发和发光是一个 复杂的过程.提出氢化非晶氧化硅薄膜中发光铒离子来自于富氧区,并对实验现象进行了解 释.氢化非晶氧化硅中铒发光的温度淬灭效应很弱.从15到250Ｋ,光致发光强度减弱约1/2. 关键词： 铒 光致发光 氧含量}     

Er离子注入的富硅SiO2MOS-LED的可见和红外电致发光特性

通过Er离子和Si离子注入并结合高温退火制备了Er掺杂的富硅SiO2薄膜以及ITO/SiON/富硅SiO2:Er/Si MOS结构电致发光器件.研究了富Si浓度的变化对Er3+离子掺杂的电致发光器件的发光性能和传导特性的影响.发现不同Si含量对Er3+离子的不同能级的电致发光会产生不同作用.在富Si量小于5％的条件下,...     

铒掺杂富硅热氧化SiO2/Si发光薄膜的显微结构

利用金属蒸气真空弧 (MEVVA)离子源将稀土元素Er离子掺杂到富硅热氧化SiO2 /Si薄膜中。卢瑟福背散射 (RBS)和X 射线电子能谱仪 (XPS)分析表明 ,Er浓度可达原子百分数 (x)～ 10 ,即Er的原子体浓度为～ 10 2 1·cm-3 。XPS研究发现 ,随着Si注量增大 ,退火态样品表面硅含量增多 ,热氧化硅含量减少。反射式高能电子衍射 (RHEED)和原子灵敏度因子法 (AFM)研究表明 ,样品表面没有大量Er析出或铒硅化物形成 ,退火后表层中Si外延再生长、有针状微晶硅颗粒形成。在 77K及室温下 ,研究了Er掺杂富硅热氧化SiO2 /Si薄膜的近红外区 1 5 4μm附近光致发光光谱     

掺铒Si/Al2O3多层结构中结晶形态对1.54 μm发光的影响

利用脉冲激光沉积的方法制备掺铒 Si/Al₂O₃多层结构薄膜,获得了由纳米结构的Si作为感光剂增强的Er³⁺在1.54 μm高效发光.利用拉曼散射、高分辨透射电镜和光致发光测量研究了在不同退火温度下（600—1000 ℃）纳米结构Si层的结晶形态变化,及对Er³⁺在1.54 μm的发光的影响特征.研究发现最佳发光是在退火温度600—700 ℃.在这个条件下纳米Si的尺寸和密度,Si和Er的作用距离以及Er^{3+ 关键词： 铒 纳米硅 能量转移 氧化铝}     

Ce3+对Er3+/Yb3+共掺氟磷酸盐玻璃光谱性质的影响

研究了能量接受离子Ce3+对Er3+上转换发光强度以及Er3+在1.5 μm附近波段发光性能参数的影响,并从能量匹配及能级结构角度出发对Er3+/Ce3+间的能量转移机制进行了分析.分析认为,4 I11/2能级的Er3+通过无辐射能量转移把能量传递给2F5/2能级的Ce3+激发其跃迁至2F7/2能级,而4I11/2能级上的Er3+则无辐射弛豫至4I13/2能级,从而有效降低氟磷酸盐玻璃中Er3+的上转换发光.当Er3+浓度为1.11×1020 cm-3时,Ce3+的最佳掺杂浓度为2.22×1020 cm-3,此时Ce3+的引入不仅可以降低上转换发光,而且有助于提高Er3+在1.5 μm附近波段的荧光强度、发射截面以及4I13/2能级荧光寿命.     

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.     

光学材料 光学玻璃

TQ171.734 2007054795Er3 /Yb3 共掺磷酸盐玻璃的发光与1 .54μm激光性能=Luminescence and laser performance of Er3 /Yb3 co-doped phosphate glass for 1 .54μmemission[刊,中]/宋峰(南开大学物理科学学院光子学中心.天津(300071))//激光与光电子学进展.? 2007 ,44(4)     

溶胶-凝胶法制备SiO2基片Er3+∶Al2O3光学薄膜

用溶胶凝胶法在SiO2 基片上提拉制备了掺Er3 + ∶Al2 O3 光学薄膜。采用扫描电子显微镜、原子力显微镜、差热热重分析仪、X射线衍射仪研究了掺Er3 + ∶Al2 O3 光学薄膜的形貌和结构特性。在 90 0℃烧结后 ,SiO2 基片上提拉 15次形成厚度 8μm掺摩尔比 0 .0 1Er3 + 的面心立方结构γ Al2 O3 薄膜具有明显 (110 )择优取向 ,掺摩尔比 0 .0 1Er3 + 对γ Al2 O3 的晶体结构和结晶生长过程未产生显著影响。薄膜具有均匀多孔结构 ,平均粒径为 30～ 10 0nm ,平均孔径为 5 0～ 10 0nm ,表面起伏度为 10～ 2 0nm。掺摩尔比 0 .0 1Er3 + ∶γ Al2 O3 薄膜 ,获得了中心波长为1.5 34μm(半峰全宽为 36nm)的光致发光谱。     

引入P2O5的铒掺杂碲钨酸盐玻璃光谱性质

为克服碲酸盐玻璃中Er3 的4I11/2-4I13/2无辐射速率较小,不利于980nm激光泵浦下实现1.5μm光放大的缺点,在TeO2-WO3-Li2O玻璃中引入了P2O5组分。考察P2O5摩尔分数对Er3 的1.5μm红外发射、红绿光上转换发光及4I13/2能级寿命的影响。利用J-O理论对不同P2O5摩尔分数玻璃样品的吸收光谱进行分析,得到各能级辐射跃迁几率,计算了Er3 在样品中4I13/2能级辐射跃迁寿命。重点研究了不同样品中Er3 的4I11/2-4I13/2无辐射跃迁速率随P2O5摩尔分数的变化,可以看出在含6%P2O5玻璃中Er3 的4I11/2-4I13/2无辐射跃迁速率约为不含P2O5玻璃中的3.5倍,同时1.5μm红外发射效率略有提高,另外红绿光上转换发射得到了抑制。因此,含P2O5的铒掺杂碲钨酸盐玻璃更有利于在980nm激光泵浦下实现1.5μm光放大。     

掺Er/Er+O的GaN薄膜光学性质的研究

利用Raman散射谱研究了GaN注Er以及Er+O共注样品的振动模，并讨论了共注入O对Er离子发光的影响. 在Raman散射谱中，对于注Er的GaN样品出现了300 cm^-1和670 cm^-1两个新的Raman峰，而对于Er+O共注样品，除了上述两个峰外，在360 cm^-1处出现了另外一个新的峰，其中300 cm^-1峰可以用disorder-activated Raman scattering (DARS)来解释，670 cm^-1峰是由于与N空位相关的缺陷引起的，而360 cm^-1峰是由O注入引起的缺陷络合物产生的. 由于360 cm^-1模的缺陷出现，从而导致Er+O共注入GaN薄膜红外光致发光(PL)强度的下降. 关键词： GaN Er Raman散射 光致发光     

高浓度Er/Yb共掺ZnO薄膜的结构及室温光致发光特性

采用射频磁控溅射方法制备了Er/Yb共掺ZnO薄膜,研究了退火处理对高浓度Er/Yb共掺ZnO薄膜的结构演化和光致发光(PL)特性的影响。X射线衍射分析结果表明:Er/Yb掺杂导致ZnO薄膜的晶粒细化及择优取向性消失,ZnO晶粒随退火温度的增加而逐渐长大。900℃退火时,出现Er3 、Yb3 偏析,退火温度高于1000℃时,薄膜与基体间发生了界面反应,1200℃时,ZnO完全转变为Zn2SiO4相。光致发光测量结果表明:高于900℃退火处理后,Er/Yb共掺ZnO薄膜在1540 nm附近具有明显的光致发光,发光强度在退火温度为1050℃时达到最大值;光致发光光谱呈现典型的晶体基质中Er3 离子发光光谱所具有的明锐多峰结构特征。此外,探讨了薄膜结构演化及其对光致发光光谱的影响。     

Zn1-xMgxO薄膜的光致发光特性研究

采用脉冲激光沉积方法在单晶Si(100)衬底上制备出c轴取向的Zn1-xMgxO单晶薄膜,通过荧光光谱仪研究了薄膜的光致发光特性.实验结果表明,Mg含量增加,Zn1-xMgxO单晶薄膜的紫外发光峰蓝移,发光峰强度减弱,缺陷发光强度增强.同时发现,由于Mg的掺杂,引入了一些束缚能较大的局域束缚态.对于氧气氛下制备的样品,实验发现紫外峰和绿光带发光峰同时增强,但是R值减小,紫外峰红移.对绿光发光机理研究发现,绿光发光带主要与锌空位、氧间隙(Oi)或锌位氧(OZn)等缺陷有关,它是由多个缺陷发光峰组成,各缺陷发光峰强度相对变化导致了绿光发光带的整体移动.     

用于1.5μm光波导放大器的高浓度Er3+掺杂玻璃

制备了用于 1.5μm光波导放大器高浓度掺杂 Er3 的氟铝酸盐、氟锆酸盐及磷酸盐玻璃。在 0 .80μm和 0 .98μm连续激光二极管激发下分析比较了这三种玻璃 1.5μm发射的光谱特性、浓度猝灭及其机制。研究表明 :由于在 0 .98μm激发下 ,激发态吸收较 0 .80μm激发下小得多 ,因而其 1.5μm荧光发射量子效率也比 0 .80μm激发下高得多 ;氟铝酸盐玻璃具有最大的荧光强度和最小的浓度猝灭效应 ,是理想的 1.5μm光波导放大器基质玻璃材料