Ce3+注入对不同尺寸的nc-Si/SiO2 超晶格发光特性的影响

通过电子束蒸发方法以及高温退火处理,得到nc-Si/SiO₂超晶格。将样品分别注入剂量为2.0×10¹⁴ cm^-2和2.0×10¹⁵ cm^-2的Ce³⁺,再对其进行二次退火处理,获得多组样品。通过对样品光致发光光谱的分析发现,样品发光强度的变化不仅受到Ce³⁺注入剂量的影响,而且也受到nc-Si颗粒大小的影响。在相同注入计量和相同的二次退火处理温度下,nc-Si颗粒较大的样品经Ce³⁺注入后其发光强度增强较为明显。     

氢钝化对硅纳米晶发光强度的影响

通过热蒸发方法在单晶硅衬底上沉积了SiO/SiO₂超晶格样品,在氮气保护下对样品进行高温退火,得到硅纳米晶/SiO₂超晶格结构。随后将该结构样品分别注入3.0×1014和3.0×1015 cm-2两种剂量的H+。通过对样品的光致发光光谱的分析发现,H+注入后未经过二次退火的样品发光强度急剧下降;二次退火后的样品,随着退火温度的升高,发光强度逐渐增强;注入足够剂量的H+,其发光强度可以远远超过未注入时的发光强度。研究表明,样品发光强度的变化取决于样品内部缺陷面密度的改变,而缺陷面密度是由氢离子的注入剂量和注入后再退火的温度等因素决定的。     

二氧化锆纳米材料中Eu3+的发光特性

研究了掺1mol%Eu3+的二氧化锆纳米材料随退火温度变化的发光性质,得到退火温度为600和800℃的样品中Eu3+的5D0→7F2发射在604nm处,这种现象不多见. 几种经不同退火温度处理的纳米材料样品在紫外光的照射下,稀土离子Eu3+的5D0→7F2发射的发光逐渐增强, 颗粒大的样品发光强度增加得慢,颗粒小的样品发光强度增加得快.     

注入Si中的稀土离子Er3+的光学特性

用离子注入方法,将稀土离子Er3+注入到n-Si单晶中,通过对其低温(77K)光致发光光谱的测量,研究其光学特性.结果表明,注入剂量控制在1×1012cm-2～1×1015cm-2范围,退火温度控制在900℃～1100℃时,样品的主要发光峰值位于1.54μm左右.研究了样品的光致发光光谱随注入剂量、退火温度的变化关系,给出峰值在1.54μm附近的未分辨开的谱线的半宽为16.4meV.     

掺铒nc-Si/SiO2薄膜中nc-Si和Er3+与非辐射复合缺陷间相互作用对薄膜发光特性的影响

对nc-Si/SiO2薄膜中纳米硅(nc-Si)、Er3+和非辐射复合缺陷三者间的关系作了研究.在514.5 nm光激发下，nc-Si/SiO2薄膜在750nm和1.54μm处存在较强的发光，前者与薄膜中的nc-Si有关，后者对应于Er3+从第一激发态4I13/2到基态4I15/2的辐射跃迁.随薄膜中Er3+含量的提高，1.54μm处的发光强度明显增强，750 nm处的发光强度却降低.H处理可以明显增强薄膜的发光强度，但是对不同退火温度样品，处理效果却有所不同.根据以上实验结果，可得如下结 关键词： Er3+ nc-Si H处理     

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.     

Ti~+离子注入结合热退火法制备TiO_2纳米薄膜研究

利用金属蒸发真空多弧离子源(MEVVA源)注入机将Ti+离子注入到高纯石英玻璃衬底中,离子注入的加速电压为20 k V,注入剂量为1.5×1017和3×1017ions/cm2,将注入样品在氧气气氛下进行热退火处理,制备了TiO2纳米薄膜。采用光吸收谱、拉曼光谱、X射线光电子能谱、扫描电子显微镜和透射电子显微镜对注入样品进行了测试和表征,分析了TiO2薄膜的形成机理。在热退火过程中衬底中离子注入的Ti原子向外扩散到衬底表面被氧化形成了TiO2。TiO2的形成、晶粒尺寸和晶体结构依赖于热退火温度,而形成TiO2薄膜的厚度主要受离子注入剂量和热退火时间的影响。实验结果表明,该方法制备的TiO2纳米薄膜将有望应用于制备具有光催化、自清洁等特殊性能的自清洁玻璃。     

InSb中离子注入二次缺陷研究

本文用平面的透射电子显微术(TEM)、剖面的透射电子显微术(XTEM)以及卢瑟福背散射和沟道谱(RBS),研究InSb中离于注入Zn⁺,Mg⁺,Be⁺产生的二次缺陷。以及它们的退火特性。结果表明,轻离子Be⁺注入产生的二次缺陷比重离子Zn⁺注入产生的要少得多,而Mg⁺离子介于Be⁺离子和Zn⁺离子之间,在中等剂量下(1×10¹³cm^-2附近),注入损伤并不严重,而且容易恢复。从360℃到440℃之间作了退火温度的研究。从研究结果发现,退火温度以360℃为佳。离子注入InSb中的二次缺陷的形貌与Si中的不同,InSb中的二次缺陷以位错网为主,位错环所占比例不大且尺寸较小,而沉淀物和层错四面体也出现在其中。 关键词：     

氧离子注入微晶金刚石薄膜的微结构与光电性能研究

本文系统研究了氧离子注入剂量和退火温度对含有Si-V发光中 心的微晶金刚石薄膜的微结构和光电性能的影响. 结果表明, 氧离子注入并在较高温度退火有利于提高薄膜中Si-V中心的发光强度. 当氧离子注入剂量从10¹⁴ cm^-2增加到10¹⁵ cm^-2时, 薄膜中Si-V发光强度增强. Hall效应测试结果表明退火后薄膜的面电阻率降低. 不同温度退火时, 氧离子注入薄膜的Si-V发光强度较强时, 薄膜的面电阻率增加, 说明Si-V发光中心不利于提高薄膜的导电性能. Raman光谱测试结果表明, 薄膜中缺陷数量的增多会增强Si-V的发光强度, 而降低薄膜的导电性能. 关键词： 金刚石薄膜 氧离子注入 电学性能 Si-V缺陷     

a-SiCx: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。     

低能离子注入宫颈癌细胞的红外光谱分析

利用离子注入机所产生的低能N+模仿宇宙中低能离子作用于人宫颈癌细胞(HeLa cell),探索其对人类细胞的影响及作用机制。因实验中的低能离子产生和加速要在真空中进行,细胞在离子注入同时将受到真空的影响,为此研究人员利用石蜡油保护细胞以防止注入时的水份蒸发。注入处理完毕后收集细胞,采用傅里叶变换红外光谱法(FTIR)分析真空和低能N+束注入后细胞中大分子的相对含量、构型及其构象变化等方面的信息。结果表明：(1)不同处理后的样品在3 300 cm-1附近吸收谱带存在明显差异。对照样品的特征峰位为3 300 cm-1,而其他样品中除了注入5×1014 N+·cm-2外,红外吸收峰均向长波数方向移动,真空2×1015 N+·cm-2样品的频移尤为明显至3 420 cm-1处。(2)与对照样品相比较,各处理样品的1 378 cm-1处吸收峰峰位均向长波数方向频移。(3)处理样品相对于对照样品而言,2 360 cm-1处吸收峰均向长波数方向移动。该结果说明低能离子注入处理可以引起细胞中核酸、蛋白的含量和构象变化。     

月球表面环境对Mo/Si多层膜光学特性的影响

研究了月球表面高温、强辐射的空间环境下Mo/Si多层膜的热稳定性和辐照稳定性。Mo/Si多层膜采用磁控溅射法镀制,将制备好的多层膜在100℃和200℃高温下加热,利用激光等离子体反射率计和X射线衍射仪(XRD)对加热前后的多层膜进行了测量。结果显示在200℃以内,多层膜反射率和中心波长没有显著变化,表现出良好的热稳定性。利用Monte Carlo方法模拟了质子在多层膜内造成的缺陷的分布和浓度分布。模拟显示,能量大的质子沉积在多层膜内部,造成的缺陷也集中在多层膜内部。用能量为60keV,剂量分别为3×1012 cm-2和3×1014 cm-2的质子对Mo/Si多层膜进行辐照实验。发现多层膜内部出现了烧蚀损伤缺陷及节瘤缺陷。结果表明能量相同时,辐照剂量越大对多层膜反射率影响越大。     

Si基CeO_2薄膜的发光特性

利用电子束蒸发技术在p型硅衬底上沉积了200 nm厚的CeO2薄膜样品,将样品置于弱还原气氛中高温退火后,观察到薄膜在385,418 nm以及445 nm左右出现三个明显的发光峰。结合激发光谱、吸收光谱以及XRD分析表明:CeO2薄膜在高温下容易发生失氧反应,出现Ce4+→Ce3+离子转变,Ce3+离子在紫外光的激发下,电子由O2p跃迁到5d能级,再由5d能级向4f能级跃迁,从而产生强烈的蓝紫外发射,而445 nm左右的发光峰则来自于SiO2薄膜的缺陷发光。样品选择900~1 200℃不同温度退火,并且在1 200℃下进行了不同时间的退火。研究结果显示:在1 200℃下进行2 h的退火,薄膜发光强度达到最大。     

Relative enhancement of photoluminescence intensity of passivated silicon nanocrystals in a silicon dioxide matrix

Photoluminescence (PL) intensity of passivated silicon nanocrystals (Si NCs) embedded in a SiO 2 matrix is compared with that of unpassivated Si NCs. We investigate the relative enhancement of PL intensity (I R ) as a function of annealing temperature and implanted Si ion dose. The I R increases simultaneously with the annealing temperature. This demonstrates an increase in the number of dangling bonds (DBs) with the degree of Si crystallization varying via the annealing temperature. The increase in I R with implanted Si ion dose is also observed. We believe that the near-field interaction between DBs and neighboring Si NCs is an additional factor that reduces the PL efficiency of unpassivated Si NCs.     

SiO/SiO_2超晶格结构界面发光的研究

利用热蒸发技术在硅衬底上制备了层厚不同的SiO/SiO2超晶格样品.对其光致发光谱进行研究发现,随着SiO/SiO2超晶格中SiO层厚度的增加,发光峰在400～600 nm之间移动.研究表明,样品的发光中心来自于SiO/SiO2界面处的缺陷发光(界面态发光).即在样品沉积的过程中,在SiO/SiO2的界面处由于晶格的不连续性,会形成大量的Si-O悬挂键,这些悬挂键本身相互结合可以形成一定数量的缺陷,同时由于O原子容易脱离Si原子的束缚而产生扩散,因此,这些悬挂键可以与扩散的O原子结合,随着SiO层厚度的增加,在SiO/SiO2的界面处先后出现WOB(O3<≡Si-O-O·),NOV(O3≡Si-Si≡O3),E'中心(O≡Si·),NBOHC(O3≡Si-O·)等缺陷,这些缺陷在SiO层厚度增大的过程中对发光先后起到主导作用,从而使得发光峰产生红移.     

GaAsN/GaAs量子阱在1 MeV电子束辐照下的退化规律

为研究GaAsN/GaAs量子阱在电子束辐照下的退化规律与机制,对GaAsN/GaAs量子阱进行了不同注量(1×1015,1×1016 e/cm2)1 MeV电子束辐照和辐照后不同温度退火(650,750,850℃)试验,并结合Mulassis仿真和GaAs能带模型图对其分析讨论。结果表明,随着电子注量的增加,GaAsN/GaAs量子阱光学性能急剧降低,注量为1×1015 e/cm2和1×1016 e/cm2的电子束辐照后,GaAsN/GaAs量子阱PL强度分别衰减为初始值的85%和29%。GaAsN/GaAs量子阱电子辐照后650℃退火5 min,样品PL强度恢复到初始值,材料带隙没有发生变化。GaAsN/GaAs量子阱辐照后750℃和850℃各退火5 min后,样品PL强度随退火温度的升高不断减小,同时N原子外扩散使得样品带隙发生约4 nm蓝移。退火温度升高没有造成带隙更大的蓝移,这是由于进一步的温度升高产生了新的N—As间隙缺陷,抑制了N原子外扩散,同时导致GaAsN/GaAs量子阱光学性能退化。     

SnO2 ∶ Eu3+ 纳米晶的水热法制备及发光性能

采用水热法制备了Eu³⁺掺杂SnO₂纳米发光粉,样品在不同温度下热处理得到不同粒径尺寸的纳米颗粒。利用X射线衍射(XRD)与光致发光(PL)谱对样品进行表征。XRD分析表明:SnO₂ ∶ Eu³⁺样品均为纯相 金红石结构。PL测量表明:水热法直接制备的样品的激发谱由Eu³⁺的f-f本征激发峰组成,而经过热处理后样品的激发谱由O^2--Eu³⁺电荷迁移带和Eu³⁺的f-f本征激发组成;样品的发光强度与颗粒大小有密切关系。     

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。