氢钝化对低温沉积nc-SiOx/SiO2多层薄膜发光特性影响机制研究

采用等离子体增强化学气相沉积技术实现了nc-SiOx/SiO2多层结构薄膜在220℃的低温沉积,并对其450℃N2+ H2形成气体退火前后的微结构及其发光特性进行了研究.结果表明,直接沉积的纳米硅多层薄膜未观察到较明显的室温发光,而形成气体退火后样品出现峰值位于780 nm附近较强的光致发光,归因于活性氢能有效钝化纳米硅表面悬键,提高了材料的发光强度.结合瞬态发光谱分析,采用量子限制-发光中心模型可以合理解释纳米硅多层结构的发光特性.     

一步水溶液法快速合成花状纳米ZnO及其表征

以Zn(NO3)2和NaOH为原料,采用一步水溶液法,不添加任何表面活性剂,在85℃条件下反应30 min制备出形貌规则、结晶良好的三维(3-D)花状ZnO纳米晶体.用X-射线衍射仪(XRD)、场发射电子扫描显微镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)等,分别对产物的结构和形貌进行了表征.通过对花状ZnO生长过程的研究,得出了其在液相中的生长机理.对样品的光致发光(PL)分析显示,ZnO在紫外光区有一个较强的发射,在可见光区有一个较宽的发射;通过在样品中掺杂少量过渡金属离子Co2可有效屏蔽可见光区的缺陷发光.     

基于AAO的CuCl2纳米花瓣状薄膜的发光特性研究

利用直接沉积法在多孔阳极氧化铝（AAO）材料表面沉积CuCl22H2O水溶液制备纳米花状薄膜,并利用场发射扫描电镜对其形貌进行表征,结合X射线光电子能谱等技术鉴定其成分,结果表明纳米花状薄膜为CuCl2。在室温条件下,测量了样品的光致发光光谱特性,观察到表面有纳米花状CuCl2薄膜的AAO,其激发中心在290 nm,发射中心在415 nm,与基底AAO位置完全相同,但发光强度从127 cd提高到183 cd;对比宏观CuCl2粉末、AAO薄膜的激发和发射光谱,分析认为生长有纳米花状CuCl2的AAO薄膜发光强度提高的原因是该层表面的纳米结构形貌。     

Al纳米颗粒表面等离激元对ZnO光致发光增强的研究

基于聚苯乙烯球自组装法,在P型氮化镓(P-GaN)衬底上制备了有序致密的掩模板;采用热蒸发法在该模板上沉积金属Al薄膜,通过甲苯溶液去除聚苯乙烯球,得到了金属Al纳米颗粒阵列;采用原子层沉积法,在Al纳米颗粒阵列表面依次沉积氧化铝(Al_2O_3)和氧化锌(ZnO).通过测试Al纳米颗粒阵列的消光谱以及ZnO薄膜的光致发光谱,研究了Al纳米颗粒表面等离激元与ZnO薄膜激子之间的耦合效应.实验结果表明:引入Al纳米颗粒后,在约380 nm位置附近的ZnO近带边发光峰积分强度增强了1.91倍.对Al纳米颗粒表面等离激元增强ZnO光致发光的机理进行探讨.     

二氧化钛阵列的制备及其光学性能

以水热法制备了由纳米棒组成的二氧化钛阵列。通过控制反应时间,对组成阵列的二氧化钛纳米棒的尺寸进行调节。利用扫描电镜和X射线衍射光谱分析了样品的形貌和晶体结构,发现将反应时间由4 h延长至8 h,二氧化钛纳米棒的直径由100 nm增大到200 nm。利用紫外-可见吸收光谱测量了样品的光吸收特性,发现了尺寸效应引起的吸收边和带隙变化,反应时间由4 h延长至8 h,样品带隙由3.09 eV变化至2.97 eV。利用荧光光谱研究样品的光致发光性能,发现了样品的近带边发光(382 nm左右)、自陷激子发光(420 nm左右)、束缚激子发光(456 nm左右)和缺陷能级发光(492 nm左右)。     

InGaN/GaN多量子阱蓝光LED外延片的变温光致发光谱

利用MOCVD在Al_2O_3(0001)衬底上制备InGaN/GaN MQW结构蓝光LED外延片。以400 mW中心波长405 nm半导体激光器作为激发光源,采用自主搭建的100～330 K低温PL谱测量装置,以及350～610 K高温PL测量装置,测量不同温度下PL谱。通过Gaussian分峰拟合研究了InGaN/GaN MQW主发光峰、声子伴线峰、n-GaN黄带峰峰值能量、相对强度、FWHM在100～610 K范围的温度依赖性。研究结果表明:在100～330 K温度范围内,外延片主发光峰及其声子伴线峰值能量与FWHM温度依赖性,分别呈现S与W形变化;载流子的完全热化分布温度约为150 K,局域载流子从非热化到热化分布的转变温度为170～190 K;350～610 K高温范围内,InGaN/GaN MQW主发光峰峰值能量随温度变化满足Varshni经验公式,可在MOCVD外延生长掺In过程中,通过特意降温在线测PL谱,实时推算掺In量,在线监测外延片生长。以上结果可为外延片的PL发光机理研究、高温在线PL谱测量设备开发、掺In量的实时监测等提供参考。     

光致发光与荧光传感 ——光化学基本原理的应用

在物理化学课程教学中融入科学前沿实例可以帮助学生掌握基本原理、提高学习兴趣。光化学是物理化学课程中的重要学习内容,但该部分内容因为涉及到激发态的能量衰减过程而抽象难懂。如果在学习这部分知识时,将该部分原理在指导荧光传感探针设计和研究作用机理方面的应用作为知识灵活运用的实例引入,则对理解和掌握所学内容大有裨益。教学时可通过对荧光传感探针的结构及作用机制、各种光物理过程对荧光发射的影响,以及基于荧光传感原理的科研成果的介绍,使学生体会到物理化学的基本原理在科学前沿中的实际应用。     

Single-Photon Emission from a Single InAs Quantum Dot

Excitation power-dependent micro-photoluminescence spectra and photon-correlation measurement are used to study the optical properties and photon statistics of single InAs quantum dots. Exciton and biexciton emissions, whose photoluminescence intensities have linear and quadratic excitation power dependences, respectively, are identified. Under pulsed laser excitation, the zero time delay peak of second order correlation function corresponding to exciton emission is well suppressed, which is a clear evidence of single photon emission.     

A Stable Porous Silicon Dielectric Reflector with a Photonic Band Gap Centred at 10μm

By pulsed anodic etching at low temperature, we prepared a porous silicon reflector with a photonic band gap centred in the long-wavelength infrared spectral region （centred at about 12 μm）. After proper oxidation process, the stable reflector structure, which can reflect electromagnetic wave from 8 μm to 12 μm （centred at 10 μm） within wide incidence angles （about 50°）, is obtained. The wavelength shift of absorption peak of Si-H and Si-O shows the influence of oxidation process and indicates the stability of oxidized porous silicon dielectric reflector, which offers possible applications for the room temperature infrared sensor.     

Structural and Photoluminescence Properties of β-Ga2O3 Nanofibres Fabricated by Electrospinning Method

We have prepared the 13-Ga2 O3 nanofibres by electrospinning method followed by calcining in air at 900℃. The morphology and structure of the nanofibres are characterized by field emission scanning electron microscopy （FE-SEM）, x-ray diffraction （XRD） and Raman technique. These nanofibres have diameters ranging from 60 to 130hm and lengths up to several millimetres. Photoluminescence （PL） spectrum under excitation at 325 nm shows that theseβ-Ga2 O3 nanofibres have a blue emission peaking at 466nm, which may be attributed to defects such as the oxygen vacancies, gallium vacancies and gallium-oxygen vacancy pairs.