激光辐照和高温氧化硅锗合金的低维结构和发光特性

采用强激光辐照硅锗合金,然后高温氧化的方法,在样品表面生成微米级小孔,用高精度扫描电镜观察孔内结构,发现片状纳米结构的存在。用荧光光谱仪测量其光致荧光谱,对于激光辐照(无高温氧化)的样品,在峰值705 nm处出现较强的光致发光(PL)。高温氧化后,样品在606 nm处出现一尖锐的PL光谱。利用量子受限和纳晶与氧化物的界面态综合模型解释PL光谱的产生。     

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。     

等离子体增强InAs单量子点荧光辐射的研究

通过测量光致发光(PL)谱、PL时间分辨光谱及不同激发功率下PL发光强度,研究了低温(5 K)下等离子体对InAs单量子点PL光谱的增强效应.采用电子束蒸发镀膜技术在InAs量子点样品表面淀积了5 nm厚度的金膜,形成纳米金岛膜结构.实验发现,金岛膜有利于量子点样品发光强度的增加,最大PL强度增加了约5倍,其主要物理机理是金岛膜纳米结构提高了量子点PL光谱的收集效率.     

多孔硅锗的制备及其近红外发光增强

用激光照射辅助电化学刻蚀硅锗合金样品能够形成多种低维纳米结构。在硅锗合金上形成的多孔状结构在波长为725 nm处有很强的光致发光(PL)峰,PL的增强效应不能单独用量子受限模型来解释。我们提出新的模型来解释这种低维纳米结构的PL增强效应。     

氧化硅层中的锗纳米晶体团簇量子点

采用氧化和析出的方法在氧化硅中凝聚生成锗纳米晶体量子点结构. 其形成的锗晶体团簇没有突出的棱角和支晶结构，锗晶体团簇的轮廓较圆混，故可以用球形量子点模型来模拟实际的锗晶体团簇. 对比了在长时间退火氧化条件下和在短时间退火用激光照射氧化条件下所生成的锗纳米晶体结构的PL光谱和对应的锗纳米晶体团簇的尺寸分布. 短时间退火氧化条件下生成的锗纳米晶体较小(3.28—3.96nm)，长时间退火用激光照射氧化条件下所生成的锗纳米晶体较大(3.72—4.98nm)；其分布结构显示某些尺寸的锗纳米晶体团簇较稳定，适当的氧化条件可以得到尺寸分布范围较窄的锗纳米晶体团簇. 用量子点受限模型计算了锗纳米晶体团簇的能隙结构，用Monte Carlo方法模拟了PL光谱和对应的锗纳米晶体团簇的尺寸分布，分别与实验结果符合较好. 关键词： 锗晶体团簇 纳米晶体 量子点 激光照射     

基于Mueller矩阵成像椭偏仪的纳米结构几何参数大面积测量

为了实现有效的工艺监控, 在批量化纳米制造中对纳米结构的关键尺寸等几何参数进行快速、低成本、非破坏性的精确测量具有十分重要的意义. 光学散射仪目前已经发展成为批量化纳米制造中纳米结构几何参数在线测量的一种重要手段. 传统光学散射测量技术只能获得光斑照射区内待测参数的平均值, 而对小于光斑照射区内样品的微小变化难以准确分析. 此外, 由于其只能进行单点测试, 必须要移动样品台进行扫描才能获得大面积区域内待测参数的分布信息, 从而严重影响测试效率. 为此, 本文将传统光学散射测量技术与显微成像技术相结合, 提出利用Mueller矩阵成像椭偏仪实现纳米结构几何参数的大面积快速准确测量. Mueller矩阵成像椭偏仪具有传统Mueller矩阵椭偏仪测量信息全、光谱灵敏度高的优势, 同时又有显微成像技术高空间分辨率的优点, 有望为批量化纳米制造中纳米结构几何参数提供一种大面积、快速、低成本、非破坏性的精确测量新途径.     

光谱型椭偏仪对各向异性液晶层的测量

探讨了利用普通光谱型椭偏仪对各向异性液晶层进行综合性测量的可行性. 并利用法国Jobin Yvon公司的UVISEL SPME(Spectroscopic Phase Modulated Ellipsometer)光谱型椭偏仪测量了光学各向异性液晶层的折射率n_o和n_e及液晶层厚d，进一步利用椭偏仪在透射方式下测量了平行排列液晶层的光延迟特性Δnd，二者取得了很好的一致性，说明利用光谱型椭偏仪可以实现对光学单轴性液晶层及其他材料的测量，测厚精度为纳米量级. 关键词： 光谱型椭偏仪 各向异性 折射率 相位延迟     

基于Mueller矩阵椭偏仪的纳米压印模板与光刻胶光栅结构准确测量

在纳米压印工艺中,对模板和压印结构的几何参数进行快速、低成本、非破坏性地准确测量具有非常重要的意义.与传统光谱椭偏仪只能改变波长和入射角2个测量条件并且在每一组测量条件下只能获得振幅比和相位差2个测量参数相比,Mueller矩阵椭偏仪可以改变波长、入射角和方位角3个测量条件,而且在每一组测量条件下都可以获得一个4×4阶Mueller矩阵共16个参数,因此可以获得更为丰富的测量信息.通过选择合适的测量条件配置,充分利用Mueller矩阵中的测量信息,有望实现更为准确的纳米结构测量.基于此,本文利用自主研制的Mueller矩阵椭偏仪对硅基光栅模板和纳米压印光刻胶光栅结构进行了测量.实验结果表明,通过对Mueller矩阵椭偏仪进行测量条件优化配置,并且在光学特性建模时考虑测量过程中出现的退偏效应,可以实现压印工艺中纳米结构线宽、线高、侧壁角以及残胶厚度等几何参数更为准确的测量,同时对于纳米压印光刻胶光栅结构还可以直接得到光斑照射区域内残胶厚度的不均匀性参数.     

椭圆偏振光谱测量技术及其在薄膜材料研究中的应用

椭圆偏振光谱测量技术通过测量线偏振光经材料表面反射后光的相对振幅与相位改变量计算得到椭偏参数,再通过椭偏参数的拟合获取样品光学性质。由于其具有非接触、高灵敏度、非破坏性等优势,广泛应用于物理、化学、材料科学和微电子等方面,是一种不可或缺的光学测量手段。本文首先简要回顾了该技术的发展历程,接着阐述了传统椭偏仪的基本原理,按照测量原理的不同可将椭偏仪分为消光式和光度式。随后,本文简单介绍了一些常用椭偏仪的基本架构、测量原理和相关应用,并比较了他们的优缺点,重点展示了复旦大学研制的双重傅立叶变换红外椭偏光谱系统。然后按照椭偏参数处理的基本步骤:测量、建模与拟合3个方面,阐述了其过程,详细剖析了参数拟合所使用的各种光学色散模型,同时通过应用实例介绍了各色散模型的应用情况。最后,对未来椭偏技术的发展方向进行了展望。     

磷化铟纳米晶的制备及光学性质研究

阐述了目前国内外的磷化铟纳米晶研究状况。用有机溶剂回流退火法制备出了磷化铟纳米晶，并通过XRD谱计算出平均粒径为55nm。喇曼光谱表明：由于纳米颗粒的量子尺寸效应, 2个散射峰都向低能量方向发生了较大的移动。UV VIS表明样品的吸收边相对于体块InP（970nm）发生了显著的蓝移，说明带隙变宽，表现出明显的量子尺寸效应。PLE谱在380nm时，PL谱峰在573nm时,相对于体块InP的红外区的荧光光谱发光峰发生了显著的蓝移，说明磷化铟纳米晶在光电子器件领域和非线性光学领域有非常好的应用前景。     

Quantum confinement analysis of nanostructures in oxidation of SiGe alloys

We report the investigation on the oxidation behaviour of Si_{1-x}Ge_x alloys (x=0.05, 0.15, and 0.25). It was found for the first time that a nanocap (thickness: 1.6－2.0nm) was formed on the oxide film after fast oxidation. Some new peaks in photoluminescence spectra were discovered, which could be related to the Ge nanocap, the Ge nanolayer (thickness: 0.8－1.2nm) and the Ge nanoparticles (with various diameters from 2.6nm to 7.4nm), respectively. A suitable model and several new calculating formulae combined with the Unrestricted Hartree－Fock－Roothaan (UHFR) method and quantum confinement analysis have been proposed to interpret the PL spectra and the nanostructure mechanism in the oxide and Ge segregation.     

Self-assembled germanium nano-structures by laser-assisted oxidation

The investigation on the oxidation behaviour of Si自聚集锗 纳米结构 激光辅助氧化 PL光谱low-temperature oxidation, laser-assisted, nano-structure, PL spectraProject supported by the Natural Science Foundation of Guizhou Province, China (Grant No 3067(2004)).2005-04-202005-04-202005-10-08The investigation on the oxidation behaviour of Si1-xGex alloys （x=0.05, 0.15, and 0.25） is carried out. It is found for the first time that on the oxide film a germanium nano-cap with a thickness of 1.8-2.8nm and a few Ge nanoparticles with diameters ranging from 5.5 nm to 10 nm are formed by the low-temperatu.re laser-assisted dry oxidation of Si1-xGex substrate. A new scanning method on the decline cross-section of the multiple-layer sample is adopted to measure the layer thickness and the composition. Some new peaks in photoluminescence （PL） spectra are discovered, which could be related to the nano-cap and the nano-particles of germanium. A suitable model and several new calculating formulae with the unrestricted Hartree-Fock-Roothaan （UHFR） method and quantum confinement analysis are proposed to interpret the PL spectra and the nano-structure mechanism in the oxide.     

Near-IR photoluminescence from Si/Ge nanowire-grown silicon wafers: effect of HF treatment

We present the room-temperature near-infrared (NIR) photoluminescence (PL) properties of Si/Ge nanowire (NW)-grown silicon wafers which were treated by vapor of HF:HNO₃ chemical mixture. This treatment activates or enhances the PL intensity in the NIR region ranging from 1000 nm to 1800 nm. The PL consists of a silicon band-edge emission and a broad composite band which is centered at around 1400–1600 nm. The treatment modifies the wafer surface particularly at defect sites especially pits around NWs and NW surfaces by etching and oxidation of Si and Ge. This process can induce spatial confinement of carriers where band-to-band (BB) emission is the dominant property in Si-capped strained Si/Ge NW-grown wafers. Strong signals were observed at sub-band-gap energies in Ge-capped Si/Ge NW-grown wafers. It was found that NIR PL is a competitive property between the Si BB transition and deep-level emission, which is mainly attributable to Si-related defects, Ge dots and strained Ge layers. The enhancement in BB and deep-level PL is discussed in terms of strain, oxygen-related defects, dot formation and carrier-confinement effects. The results demonstrate the effectiveness of this method in enhancing and tuning NIR PL properties for possible applications.     

循环氧化/退火制备GeOI薄膜材料及其性质研究

采用超高真空化学气相淀积系统在SOI(绝缘体上硅)衬底上生长了Si_0.82Ge_0.18外延层,通过循环氧化/退火工艺,制备出Ge组分从0.24到1的绝缘体上锗硅(SGOI)材料.采用高分辨透射电镜、拉曼散射光谱和光致发光谱表征了其结构及光学性质,对氧化过程中SiGe层中的Ge组分和应变的演变进行了分析.最后制备出11 nm厚的绝缘体上Ge材料(GeOI),具有完整的晶格结构和平整的界面.室温下观测到绝缘体上Ge直接带跃迁光致发光,发光峰值位于1540 nm,发光 关键词： GeOI 氧化 退火 光致发光谱     

分光光度法测定芦荟中锗的含量

本文测定了鞍山地区的芦荟中有机锗和无机锗含量 ,以CTMAB为增溶剂 ,在酸性条件下使锗 苯芴酮络合物稳定地保持在水相中 ,直接测定吸光度。该体系的络合物在 5 30nm处有最大吸收峰 ;线性范围为 0 1～ 0 7μg·mL-1;线性回归方程A =0 0 817+0 86 77c53 0 (μg·mL-1) ;相关系数r =0 9797;检测限为 0 6 5 μg·mL-1。对芦荟样品测定总锗含量为 6 97 0～ 12 19 5ng·g-1之间 ,有机锗含量约占总锗的95 4 5 %～ 98 99% ,为充分利用芦荟提供了依据     

Directing photophysics and structure in semiconductor nanowires with erbium and germanium

Recent efforts from our labs have focused on the fundamental properties of erbium incorporated into Ge nanowires (Ge NWs) and a diverse number of radial core/shell platforms containing these two elements. In this review we focus on two beneficial outcomes that can be exploited from such structures to even broader families of nanostructures: (a) the useful chemical and photophysical utility of providing wide bandgap oxide shells onto germanium nanowire cores containing rare earth ions such as erbium; (b) the unique combination of germanium and tin in an erbium doped oxide nanowire to engage in a spontaneous oxidation–reduction reaction that enhances the erbium near infrared photoluminescence (PL). A broad range of spectroscopic (PL, PL excitation) and structural (high resolution transmission electron microscopy, scanning electron microscopy, Raman spectroscopy, and energy dispersive X-ray analysis) tools are employed for this evaluation.     

1.55μmSi_(1-x)Ge_x光波导与Si_(1-x)Ge_x/Si多量子阱探测器集成的优化设计

对１．５５μｍ波长的Ｓｉ１－ｘＧｅｘ光波导和Ｓｉ１－ｘＧｅｘ／Ｓｉ多量子阱（ＭＱＷ）红外探测器的集成器件结构进行了系统的分析和优化设计。优化结果为：１）对Ｓｉ１－ｘＧｅｘ光波导，Ｇｅ含量ｘ＝０．０５，脊宽、高和腐蚀深度分别为８、３和２．６μｍ；２）对Ｓｉ１－ｘＧｅｘ／Ｓｉ多量子阱红外探测器，Ｇｅ含量ｘ＝０．５，探测器由厚度为５５０ｎｍ、２３个周期的６ｎｍＳｉ０．５Ｇｅ０．５＋１７ｎｍＳｉ组成，长度约２ｍｍ。结果表明，这种结构器件的内量子效率可达８８％。     

嵌埋在SiO2基质中的nc-Ge的制备及其发光现象

采用等离子体化学汽相淀积技术生长a-Ge_xSi_1-x∶H薄膜，然后在800℃，10⁵Pa下于传统开口管式炉中氧化热处理，制备嵌埋在SiO₂中的nc-Ge微晶粒．利用傅里叶变换红外光谱、喇曼光谱和X射线衍射谱分析样品的微结构，研究a-Ge_xSi_1-x∶H薄膜的氧化过程中发生的化学和物理变化，并用平衡态化学反应热理论加以解释．在某些样品中观察到室温下的光致发光现象，采用Brus电 关键词：