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。     

带隙可调的Al，Mg掺杂ZnO薄膜的制备

利用射频磁控溅射（RF-MS）方法,固定Al₂O₃掺杂量2 wt%,Mg掺杂量分别为1 wt%,3 wt%和5 wt%,在玻璃基底上制备了Al掺杂和Al,Mg共掺杂的ZnO薄膜,在500 ℃空气中退火2 h后,测量并比较了它们的光学和电学性质．结果表明,Al,Mg共掺杂的ZnO薄膜结晶质量良好,具有ZnO纤锌矿结构,具有较强的（002）面衍射峰,表明薄膜晶体沿c轴优先生长;与Al掺杂ZnO薄膜相比蓝端光透射率增加,1 wt%和3 wt% Mg掺杂薄 关键词： 射频磁控溅射 ZnO薄膜 Al Mg共掺杂     

镱铒共掺Al2O3薄膜上转换机理及其温度特性

采用中频磁控溅射法制备了镱铒共掺Al₂O₃薄膜,铒镱掺杂浓度分别为0.3%,3.6%(摩尔分数,全文同).讨论了三价铒离子529nm和549nm光致发光的上转换机理.在291.8—573.3K温度区间测量了两绿上转换光谱荧光强度比的温度特性,拟合表达式为R=5.37exp(-738/T).366 K温度时灵敏度最大,为0.0039 K^-1.结果表明镱铒共掺Al₂O₃薄膜适合作为小型、高温和高灵敏的光学温度传感材料. 关键词： 2O₃薄膜')" href="#">镱铒共掺Al₂O₃薄膜 中频磁控溅射 上转换 荧光强度比     

ZnO/SiO2 复合薄膜的光学性能

采用溶胶-凝胶法在玻璃衬底上制备ZnO/SiO₂复合薄膜,分别用XRD、TEM、SEM对样品的结构和形貌进行表征,并研究了不同ZnO含量对复合薄膜透过率及荧光特性的影响。结果表明,样品经500 ℃退火处理生成了SiO₂和ZnO,其晶粒尺寸为18.7 nm,薄膜具有双层结构。复合薄膜的透过率随着其中ZnO含量的增加而降低,禁带宽度减小,光学吸收边红移。样品在355 nm波长激发下产生了384 nm的紫外发射峰和440 nm的蓝光发射带,并随ZnO含量的增加而增强,它们分别来自ZnO的电子-空穴复合发光和缺陷发光,及ZnO/SiO₂复合薄膜双层结构的缺陷发光。     

Cr4+在Al2O3多晶体中的光谱性能研究

采用传统无压烧结工艺制备Cr:Al₂O₃透明多晶陶瓷.测定了其退火前后的吸收光谱和荧光光谱，发现在Al₂O₃六配位的八面体结构中，Cr⁴⁺的荧光发射也处在1100—1600nm波段的红外区间，荧光发射峰位于1223nm附近，类似Cr⁴⁺在四面体中的发光行为.同时由于氧化铝晶格常数较小，晶体场强较强，使Cr⁴⁺:Al₂O_{3< 关键词： 4+')" href="#">Cr⁴⁺ 2}O₃透明陶瓷')" href="#">Cr:Al₂O₃透明陶瓷 光谱性质 八面体     

单晶和孪晶的Zn0.96Co0.04O稀磁半导体薄膜的制备与研究

采用分子束外延技术分别在不同晶面的蓝宝石（sapphire Al₂O₃）基片上制备了沿c轴生长的Zn_0.96Co_0.04O稀磁半导体薄膜.发现在Al₂O₃（1120）晶面（a面）上薄膜是二维层状外延生长的高质量单晶薄膜,而在Al₂O₃（0001）晶面（c面）上薄膜却具有有趣的孪晶结构,部分区域相互之间有一个30°的面内转动来减少和基片之间的失配度.在孪晶薄膜中存在的这些相互旋转形成的区域界面上会引起载流子强烈的散射作用,导致载流子迁移率的下降和平均自由程的缩短.利用X射线吸收精细结构技术证明了无论单晶还是孪晶的Zn_0.96Co_0.04O薄膜中所有的Co都以+2价替代进入了ZnO的晶格,而没有形成任何杂相.而对其磁性研究发现,孪晶的薄膜样品比高质量的单晶薄膜样品具有大得多的饱和磁矩.这充分说明孪晶薄膜中的铁磁性来源与缺陷有关.我们还对铁磁性耦合机制进行了探讨. 关键词： Co掺杂ZnO 稀磁半导体 X射线吸收精细结构 单晶和孪晶薄膜     

后退火时间对磁控溅射制备β-Ga2O3薄膜材料的影响

第三代半导体β-Ga₂O₃因其优异的性质在近年来备受国内外的关注,而获得质量较好的β-Ga₂O₃薄膜也就成了其广泛应用的关键.本文采用射频磁控溅射方法,以C面蓝宝石(Al₂O₃)为衬底制备β-Ga₂O₃薄膜,并研究后退火工艺中退火时间对制得的β-Ga₂O₃薄膜材料的影响. XRD和AFM表征结果表明,随着退火时间的增加,薄膜的衍射峰强度表现为先增大后减小再增大的特性,半峰宽为先增大后减小,而晶粒尺寸与半峰宽相反;薄膜表面粗糙程度呈现先下降后上升的趋势.另外,利用积分球式分光光度计测试了薄膜的光学特性,结果表明薄膜的吸收光谱存在两个吸收峰值,分别位于250 nm和300 nm附近处,在深紫外区域有较好的吸收特性.     

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：     

Eu3+掺杂钛酸钇晶态薄膜的制备与高效红色荧光发射

采用溶胶-凝胶法制备了Eu³⁺掺杂的钛酸钇晶态发光薄膜。通过X射线衍射(XRD)对薄膜的结构和结晶过程进行了分析,利用荧光分光光度计对薄膜的发光性质开展了测试和研究。XRD结果表明,薄膜包含立方相Y_xTi_1-xO_1-0.5x晶粒,该晶粒属立方晶系,Fm3m(225)空间群,晶胞参数a=0.530nm,晶粒尺寸约为17nm。荧光光谱表明,Eu³⁺掺杂的Y_xTi_1-xO_1-0.5x薄膜显示了强的红光发射,其中Eu³⁺的⁵D₀→⁷F₂超灵敏跃迁为最强一组。紫外氙灯、准分子激光器、汞灯等是这种发光薄膜的有效激发源。     

Al2O3薄膜/纳米Ag颗粒复合结构的光吸收谱及增强Raman散射光谱研究

Al₂O₃介质薄膜与纳米Ag颗粒构成的复合结构,被应用于表面增强Raman散射探测实验中,其中Al₂O₃介质薄膜对纳米Ag颗粒的吸收谱及增强Raman散射光谱的影响被特别关注.该复合结构的光学特性表征出纳米Ag颗粒的偶极振荡特性.从光吸收谱中可以看到,其共振吸收谱随Al₂O₃介质薄膜厚度增加而在整个谱域上发生红移,表明纳米Ag颗粒的周围介电常数随Al₂O₃介质薄膜厚度的增加而增大.采用罗丹明6G作为探针原子,6个Raman特征峰的平均增益值作为表征表面增强Raman散射衬底增益程度的量度.实验结果表明,Al₂O₃介质薄膜层的引入提高了纳米Ag颗粒的衬底介电常数,并引起了散射共振的增强,从而使表面增强Raman散射强度提高. 关键词： 纳米Ag薄膜 共振吸收 表面增强Raman散射 介电常数     

基于透射光谱确定溅射Al2O3薄膜的光学（已撤稿）

基于反应磁控溅射Al₂O₃薄膜的紫外—可见—近红外透射实验光谱,采用Swanepoel方法结合Wemple-DiDomenico色散模型,方便地导出了Al₂O₃薄膜在200—1100 nm波长范围内的光学常数,包括折射率、色散常数、膜层厚度、吸收系数及能量带隙.研究发现反应磁控溅射Al₂O₃薄膜具有高折射率(1.556— 1.76,测试波长为550 nm)、低吸收和直接能量带隙(3.91—4.20 eV)等光学特性,而且其光学常数对薄膜制备过程中的重要工艺参数——膜层后处理温度表现出强烈的依赖性.此外,在膜层的弱吸收和中等吸收光谱区域内,计算得到的折射率色散曲线与分光光度法的测试结果基本符合,说明本实验中所建立的计算方法在确定反应磁控溅射Al₂O₃薄膜光学常数方面的可靠性. 关键词： 光学常数 Swanepoel方法 2O₃薄膜')" href="#">Al₂O₃薄膜 热处理     

铈掺杂氧化铝薄膜的蓝紫色发光特性

应用中频反应磁控溅射技术制备了Al₂O₃:Ce³⁺的非晶薄膜.X射线光电子谱(XPS)检测显示薄膜中有Ce³⁺生成.这些薄膜的光致发光峰是在374nm附近,它来自于Ce³⁺离子的5d¹激发态向基态4f¹的两个劈裂能级的跃迁.发光强度强烈地依赖于薄膜的掺杂浓度,但发光峰位置不随掺杂浓度而变化.Ce³⁺含量和薄膜的化学成分是通过X射线散 关键词： 光致发光 2O₃')" href="#">Al₂O₃ 薄膜 稀土元素     

低维黑磷的合成及其抗氧化研究

二维黑磷（2D-BP）和黑磷量子点（BP-QDs）等低维黑磷材料在结构和光电性能方面表现出巨大的潜在应用价值,但其仍面临着合成不可控和抗氧化性差等问题。通过引入微波法实现了低维黑磷的简便、低成本合成;研究了微波退火温度和退火时间对低维黑磷结构、形貌和光致发光性能的影响;通过原子层沉积法在BP-QDs样品表面沉积氧化铝（Al₂O₃）保护层,研究了Al₂O₃薄膜厚度对BP-QDs抗氧化性的影响。结果表明：随着微波退火温度的增加,量子点尺寸逐渐减小,光致发光发射峰出现蓝移,这说明反应温度会影响材料的尺寸,进而影响其带隙和光致发光特性;当微波退火时间持续增加时,黑磷纳米片被逐渐剥离并形成BP-QDs;当微波退火温度和时间分别为250℃和4 h时,BP-QDs分布均匀且尺寸更小;随着Al₂O₃膜厚的增加,保护性能越来越好;当Al₂O₃薄膜厚度为20 nm时,BP-QDs在空气中的抗氧化性最佳。     

Si-Al2O3复合薄膜的室温铁磁性

在Si-Al₂O₃复合薄膜中观察到室温铁磁性.Si的体积百分比为15 %的Si-Al₂O₃复合薄膜的磁性最强.Si的含量影响样品的磁有序,在样品中观察到了明显的磁畴.在不同气氛下,对样品进行快速热退火.退火样品的磁性测试结果的差别表明氧空位不是样品铁磁性的主要来源.我们认为铁磁性来源于Si与Al₂O₃基质界面之间的缺陷的磁耦合.改变Si的含量可以改变缺陷密度,从而控制铁磁耦合强度. 关键词： 2O₃薄膜')" href="#">Al₂O₃薄膜 室温铁磁性 掺杂 交换相互作用     

退火气氛对氧化镓薄膜结构及特性的影响

通过溶液法在石英玻璃衬底上制备氧化镓(Ga₂O₃)薄膜,研究氮气、空气和氧气气氛退火的Ga₂O₃薄膜的结构、光学特性、缺陷能级与电学特性。结果表明,氮气气氛退火的Ga₂O₃薄膜的形貌组织最致密均匀且最厚,氧气气氛退火的薄膜结晶度最优。所有样品在可见光区的平均透光率均高于80%,且在260 nm附近都出现陡峭的吸收边,在190 nm处透光率均低于10%,氮气、空气和氧气气氛退火的Ga₂O₃薄膜的禁带宽度分别为5.10 e V、5.07 e V和5.18 e V。氮气、空气、氧气气氛退火的样品在蓝-紫外波段的光致发光强度依次降低。根据光致发光谱分析Ga₂O₃薄膜缺陷能级,Ga₂O₃的施主能级到导带的距离随着禁带宽度值的增大而增大。氮气、空气、氧气气氛退火的样品电阻依次增大。本文实验中最优退火气氛为氮气。     

温度对ZnO/Al2O3(0001)界面的吸附、扩散及生长初期模式的影响

构建了一个ZnO沉积在α-Al₂O₃(0001)表面生长初期的模型，采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势法进行了动力学模拟.发现在400，600和800℃的条件下界面原子有不同的扩散能力，因此温度对ZnO/α-Al₂O₃(0001)表面界面结构以及ZnO薄膜生长初期模式有决定性的影响.在整个ZnO吸附生长过程中，O原子的扩散系数大于Zn原子的扩散系数，O原子的层间扩散对薄膜的均匀生长起着重要作用.进一步从理论计算上证实了ZnO在蓝宝石(0001)上两种生长模式的存在，400℃左右生长模式主要是Zn螺旋扭曲生长，具有Zn六角平面对称特征，且有利于Zn原子位于最外表面.600℃左右呈现为比较规则的层状生长，且有利于O原子位于最外表面.模拟观察到在ZnO薄膜临近Al₂O₃基片表面处，Zn的空位缺陷明显多于O的空位缺陷. 关键词： 扩散 薄膜生长 2O₃(0001)')" href="#">α-Al₂O₃(0001) ZnO     

12CaO·7Al2O3/5CaO·3Al2O3：Sm3+新型红色荧光粉的制备及发光性质

采用自蔓延燃烧法制备了不同Sm³⁺掺杂浓度的12CaO·7Al₂O₃（C12A7：x%Sm³⁺）荧光粉。在404 nm近紫外光激发下,观察到了位于565,599,648 nm附近的3个光发射峰,分别归属于Sm³⁺的⁴G_5/2→⁶H_J/2（J=5,7,9）能级跃迁。随着Sm³⁺掺杂浓度增加,红光发射强度呈现了先增大后减小的规律,优化的Sm³⁺掺杂摩尔分数为1.5%,发光的浓度猝灭效应可归因于Sm³⁺之间发生了交叉弛豫过程。采取混相策略,通过降低初始粉体的煅烧温度至900℃获得了12CaO·7Al₂O₃/5CaO·3Al₂O₃：1.5%Sm³⁺（C12A7/C5A3：Sm³⁺）混相荧光粉,进一步提高了红光发射强度。利用变温光致发光谱计算得到混相样品的热激活能约为200 meV,结果表明该混相荧光粉具有良好的热稳定性。     

铒铥共掺氧化锌薄膜近红外宽带发射及变温行为的研究

采用磁控共溅射技术制备了铒铥共掺杂氧化锌发光薄膜. 通过优化退火温度, 实现了薄膜的近红外 平坦宽带发射, 总带宽可达到~ 500 nm, 覆盖了光通信S+C+L+U 区波段. 此发射带由Er³⁺ 的1535 nm (⁴I_13/2 → ⁴I_15/2) 发射峰及Tm³⁺ 的1460 nm (³H₄ → ³F₄), 1640 nm (¹G₄ → ³F₂), 1740 nm (³F₄ → ³H₆) 发射峰组成. 研究表明: 退火温度低于800 ℃ 时, 没有观察到薄膜样品明显的光致发光现象; 随着退火温度 从800 ℃ 升高到1000 ℃, I₁₆₄₀/I₁₅₃₅ 发射峰强度比从0.2 升高到0.3, I₁₇₄₀/I₁₅₃₅ 发射峰强度比从0.5 降低 到0.4, 发射峰强度比均基本保持稳定; 当退火温度高于1000 ℃ 时, I₁₆₄₀/I₁₅₃₅ 发射峰强度比从0.3 升高到 0.6, I₁₇₄₀/I₁₅₃₅ 发射峰强度比从0.4 升高到0.8, 发射峰强度比均急剧增加. 变温行为表明: 随着温度从10 K 逐渐升高到300 K, 谱线的总带宽基本不变, 在340—360 nm 之间; Tm³⁺ 在1640 和1740 nm 处的发射峰强度 分别降低了2/3 和1/2, Er³⁺ 在1535 nm 的发射峰强度增大了1.2 倍. 这是因为随着温度的升高, 声子数目增 多, Er³⁺ 与Tm³⁺ 离子之间发生能量传递的概率不断变大, 并且在Tm³⁺ 离子之间没有发生交叉弛豫现象.     

金属有机物化学气相沉积法生长Ga2（1-x）In2xO3薄膜的结构及光电性能研究

采用金属有机物化学气相沉积（MOCVD）法在蓝宝石（0001）衬底上制备出了Ga_2（1-x）In_2xO₃（x=01—09）薄膜,研究了薄膜的结构、电学和光学特性以及退火处理对薄膜性质的影响.测量结果表明：当In组分x=02时,样品为单斜β-Ga₂O₃结构;x=05的样品,薄膜呈现非晶结构,退火处理后薄膜结构得到明显的改善 关键词： 金属有机物化学气相沉积 2（1-x）In_2xO₃薄膜')" href="#">Ga_2（1-x）In_2xO₃薄膜 蓝宝石衬底 退火     

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