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.     

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.     

溶胶-凝胶法制备ZnO薄膜及其光致发光性质

利用溶胶-凝胶法在石英衬底上制备了ZnO薄膜,通过测量样品的透射谱、X射线衍射谱、扫描电子显微镜(SEM)图像和光致发光谱研究了其结构特征和发光性质.结果表明:在衍射角2θ=34.32°处出现了对应(002)晶面的强衍射峰,ZnO膜呈多晶状态,具有六角纤矿晶体结构和良好的C轴择优取向,薄膜中颗粒的平均粒径为56nm;光致发光呈多发光峰状,有中心波长为378nm的紫带,520nm绿带,446nm附近的蓝带以及发现未见报道过的绿带以后中心波长为586nm和570nm两个弱发射峰.实验结果表明,制备的ZnO薄膜具有发光特性,但内部与深能级发射相关的结构缺陷浓度还是较高,样品中两个低能量光致发光应来源于晶粒间界的缺陷能级,多缺陷能级导致了多发射峰的光致发光谱.     

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。     

Er3+掺杂SiO2复合的Al2O3粉末结构及光致发光特性

采用溶胶-凝胶(sol-gel)工艺制备0.1 mol% Er3+掺杂Al2O3体系和SiO2-Al2O3复合体系粉末. 实验结果表明:5 mol%的SiO2复合加入Al2O3抑制γ→θ和θ→α相转变. 掺0.1 mol%Er3+:Al2O3体系粉末,900℃烧结,在1.47-1.63 μm波段内光致发光(PL)谱为中心波长1.53 μm、半高宽56 nm的单一宽峰,1000-1200℃烧结,劈裂为多峰PL谱. 掺0.1 mol%Er3+:SiO2-Al2O3复合体系粉末,在高达1200℃烧结,仍保持中心波长1.53 μm的单一宽峰PL谱,由于-OH更完全的脱除,PL强度较900℃烧结Al2O3体系,SiO2-Al2O3复合体系均提高1个数量级.     

退火对溶胶-凝胶法制备的ZnO薄膜结构和光致发光的影响

采用溶胶-凝胶法在n-Si(100)衬底上制备ZnO薄膜并从三个方面对其研究。X射线衍射结果表明,在含氧气氛中退火的ZnO薄膜为多晶六角纤锌矿结构,有明显的c轴择优结晶取向;退火时间的长短和温度的高低对结晶取向性和粒径均有较大影响,通过进一步的研究发现最佳处理温度在500℃左右。用扫描电子显微镜观察样品的表面和侧面形貌,晶体的生长比较均匀,粒径平均在70~160nm范围内,与XRD测量结果相一致。室温下ZnO胶体的光致发光谱表明,随着胶体老化时间的延长,胶体的紫外峰位发生了蓝移。室温下ZnO薄膜的光致发光谱表明,紫外部分的发光峰位在365,390nm,发光强度较强;在可见光区的发光强度相对较弱,但是还没有被氧完全抑制掉。     

退火温度对溶胶-凝胶法制备Na掺杂ZnO薄膜的结构和光学特性的影响

采用溶胶-凝胶旋涂法在Si(100)衬底上制备Na掺杂ZnO薄膜,退火温度分别为873,973,1 073 K。研究了退火温度对Na掺杂ZnO薄膜形貌、微观结构和光学性能的影响。室温光致发光谱显示,在973 K下退火的样品具有中心位于361 nm处尖锐而强的紫外发光峰,在388,425 nm处各有一个比较弱的紫色和蓝色发光峰,在可见光范围内发光峰的强度很弱。     

过渡金属与F共掺杂ZnO薄膜结构及磁、光特性

采用溶胶-凝胶法在玻璃衬底上制备了过渡金属元素与F共掺杂Zn_0.98-xTM_xF_0.02O (TM_x=Cu_0.02, Ni_0.01, Mn_0.05, Fe_0.02, Co_0.05)薄膜, 进而利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、紫外-可见透过谱、光致发光及振动样品磁强计等研究了薄膜的表面形貌、微结构、禁带宽度及光致发光(PL)和室温磁学特性. 研究表明: 掺杂离子都以替位的方式进入了ZnO晶格, 掺杂不会破坏ZnO的纤锌矿结构. 其中Zn_0.93Co_0.05F_0.02O薄膜样品的颗粒尺寸最大, 薄膜的结晶度最好且c轴择优取向明显; Zn_0.93Mn_0.05F_0.02O薄膜样品的颗粒尺寸最小, 薄膜结晶度最差且无明显的c轴择优取; Cu, Ni, Fe与F共掺杂样品的颗粒尺寸大小几乎相同. TM掺杂样品均表现出很高的透过率, 同时掺杂后的薄膜样品的禁带宽度都有不同程度的红移. PL谱观察到Zn_0.98-xTM_xF_0.02O薄膜的发射峰主要由较强的紫外发射峰和较弱的蓝光发射峰组成. Zn_0.93Mn_0.05F_0.02O薄膜样品的紫外发光峰最弱, 蓝光发射最强, 饱和磁化强度最大; 与之相反的是Zn_0.96Cu_0.02F_0.02O薄膜, 其紫外发光峰最强, 蓝光发射最弱, 饱和磁化强度最小. 结合微结构和光学性质对Zn_0.98-xTM_xF_0.02O薄膜的磁学性质进行了讨论.     

Co,Sn共掺ZnO薄膜结构与光致发光的研究

采用溶胶-凝胶旋涂法在玻璃衬底上制备了Co,Sn掺杂ZnO系列薄膜.通过金相显微镜和X射线衍射(XRD)研究了Co与Sn掺杂对薄膜的表面形貌和微结构的影响.XRD结果表明,所有ZnO薄膜样品都存在(002)择优取向,特别Sn单掺ZnO薄膜的c轴择优取向最为显著,而且晶粒尺寸最大.XPS测试表明样品中Co和Sn的价态分别为2+和4+,证实Co²⁺,Sn⁴⁺进入了ZnO的晶格.室温光致发光谱(PL)显示在所有的样品中都有较强的蓝光双峰发射和较弱的绿光发 关键词： ZnO薄膜 溶胶-凝胶 掺杂 光致发光     

Co与Cu掺杂ZnO薄膜的制备与光致发光研究

采用溶胶-凝胶旋涂法在玻璃衬底上制备了Co, Cu单掺杂及Co,Cu共掺杂ZnO薄膜.用金相显微镜观察了Co与Cu掺杂对ZnO薄膜形貌的影响.X射线衍射（XRD）研究揭示所有ZnO薄膜样品都存在（002）择优取向,在Cu单掺的ZnO薄膜中晶粒尺寸最大.对所有样品的室温光致发光测量都观察到较强的蓝光双峰发射和较弱的绿光发射,其中长波长的蓝光峰和绿光峰都能够通过掺杂进行控制.对不同掺杂源的ZnO薄膜发光性能进行了分析,认为蓝光峰来源于电子由导带底到锌空位能级的跃迁及锌填隙到价带顶的跃迁,绿光峰是由于掺杂造成的 关键词： ZnO薄膜 溶胶-凝胶 Co Cu掺杂 光致发光     

退火对ZnO:Al薄膜光致发光性能的影响

采用溶胶-凝胶工艺在石英衬底上制备ZnO:Al（AZO）薄膜,通过不同温度的退火处理,研究了退火对AZO薄膜结构和光致发光特性的影响。XRD图谱表明：所制备的薄膜具有c轴高度择优取向,随着退火温度的升高,(002)峰的强度逐渐增强,同时(002)峰的半高宽逐渐减小,表明晶粒在不断增大。未退火样品的光致发光（PL）谱由361 nm附近的紫外带边发射峰和500 nm附近的深能级发射峰组成。样品经退火后,以500 nm为中心的绿带发射逐渐减弱,而带边发射强度有所增强,并且逐渐红移到366 nm附近,与吸收边移动的测试结果相吻合。对经过不同时间退火的样品分析表明,AZO薄膜的发光特性与退火时间也有很大关系,时间过短可见波段的发射较强,但时间过长会使晶粒发生团聚,导致紫外发射峰强度减弱。     

Effect of annealing on the optical and electrical properties of ZnO:Er films

The effect of dopant concentration and annealing in the oxidizing atmosphere on the structural, optical, and electrical properties of ZnO:Er films deposited on sapphire substrates by the electron-beam evaporation method is investigated. The optical and electrical properties of these films were studied by UV-VIS-IR absorption and reflection spectroscopy, photoluminescence, and resistivity measurements. Experimental results reveal that as-deposited ZnO:Er films have both high transmittance in the visible range and low electrical resistivity and can be used as efficient transparent conducting oxides (TCOs). These films annealed in the oxidizing atmosphere have a visible emission band which can be used to fabricate light-emitting diodes.     

溶胶-凝胶法制备Ni_xZn_(1-x)S薄膜的磁性分析

由于离子掺杂可有效改善ZnS薄膜的特性,故本研究以溶胶-凝胶法制备Ni_xZn_(1-x)S薄膜(x=0.00, 0.05, 0.10, 0.15),并利用XRD、PL光谱及磁性测试仪分析Ni掺杂对其磁性的影响.研究结果表明Ni掺杂量x为0.00、0.05、0.10及0.15时薄膜的饱和磁化强度随分别为6.59×10~(-6) emu/cm~3、4.61×10~(-6) emu/cm~3、3.88×10~(-6) emu/cm~3及3.52×10~(-6) emu/cm~3,即饱和磁化强度随x增加而减小. PL分析表明缺陷发光强度随x增加而减弱,能隙发光强度则随之增强,结合束缚极化子理论便知饱和磁化强度会随x增加而减小. XRD分析表示结晶品质随x增加而变好,说明薄膜中的缺陷数量会随x增加而减少,使得磁信号无法通过缺陷方式传导而导致其磁性减弱.     

Electrical and optical properties of Sb-doped ZnO thin films synthesized by sol–gel method

Sb-doped ZnO thin films with different values of Sb content （from 0 to 1.1 at.%） are deposited by the sol-gel dip- coating method under different sol concentrations. The effects of Sb-doping content, sol concentration, and annealing ambient on the structural, optical, and electrical properties of ZnO films are investigated. The results of the X-ray diffraction and ultraviolet-visible spectroscopy （UV-VIS） spectrophotometer indicate that each of all the films retains the wurtzite ZnO structure and possesses a preferred orientation along the c axis, with high transmittance （〉 90%） in the visible range. The Hall effect measurements show that the vacuum annealed thin films synthesized in the sol concentration of 0.75 mol/L each have an adjustable n-type electrical conductivity by varying Sb-doping density, and the photoluminescence （PL） spectra revealed that the defect emission （around 450 nm） is predominant. However, the thin films prepared by the sol with a concentration of 0.25 mol/L, despite their poor conductivity, have priority in ultraviolet emission, and the PL peak position shows first a blue-shift and then a red-shift with the increase of the Sb doping content.     

Structure distortion,optical and electrical properties of ZnO thin films co-doped with Al and Sb by sol-gel spin coating

ZnO thin films co-doped with Al and Sb with different concentrations and a fixed molar ratio of AlCl 3 to SbCl 3 at 1:2, are prepared by a sol-gel spin-coating method on glass annealed at 550°C for 2 h in air. The x-ray diffraction results confirm that the ZnO thin films co-doped with Al and Sb are of wurtzite hexagonal ZnO with a very small distortion, and the biaxial stresses are 1.03×10 8 , 3.26×10 8 , 5.23×10 8 , and 6.97×10 8 Pa, corresponding to those of the ZnO thin films co-doped with Al and Sb in concentrations of 1.5, 3.0, 4.5, 6.0 at% respectively. The optical properties reveal that the ZnO thin films co-doped with Al and Sb have obviously enhanced transmittance in the visible region. The electrical properties show that ZnO thin film co-doped with Al and Sb in a concentration of 1.5 at% has a lowest resistivity of 2.5Ω·cm.     

掺铒重金属氧氟硅铋酸盐玻璃的光谱性质

研究了重金属氧氟硅铋酸盐玻璃 (50-x)SiO2 xBi2O3 50PbF2(x=0, 3, 5, 8, 10, 13, 15 mol%)中Er3+离子的吸收光谱、荧光光谱、荧光半高宽、荧光 寿命和热稳定性能.应用Judd Ofelt理论计算了玻璃的强度参数Ωt(t=2,4,6)，应用 McCumber计算了能级4I13/2→4I15/2跃迁的受激发射截面. 结果发现荧光半高宽与Ω6有较大联系，Ω6越大，荧光半高宽越宽.对Er3+ 关键词： 重金属氧氟硅铋酸盐玻璃 光谱性质 Er3+离子 Judd Ofelt参数     

Er:YAB nanoparticles and vitreous thin films by the polymeric precursor method

The synthesis of Y_0.9Er_0.1Al₃(BO₃)₄ crystalline powders and vitreous thin films were studied. Precursor solutions were obtained using a modified polymeric precursor method using d-sorbitol as complexant agent. The chemical reactions were described. Y_0.9Er_0.1Al₃(BO₃)₄ composition presents good thermal stability with regard to crystallization. The Y_0.9Er_0.1Al₃(BO₃)₄ crystallized phase can be obtained at 1,150 °C, in agreement with other authors. Crack- and porosity-free films were obtained with very small grain size and low RMS roughness. The films thickness revealed to be linearly dependent on precursor solution viscosity, being the value of 25 mPa s useful to prepare high-quality amorphous multi-layers (up to ∼ 800 nm) at 740 °C during 2 h onto silica substrates by spin coating with a gyrset technology.     

硅基光电集成用铒硅酸盐化合物光源材料和器件的研究进展

针对一种新型的硅基发光材料-铒镱/钇硅酸盐化合物开展了一系列基础研究。研究了铒硅酸盐,铒镱硅酸盐、铒钇硅酸盐高铒化合物材料的结构、光学和电学特性,通过优化铒镱/钇硅酸盐化合物材料的成分和结构,获得2个数量级的光致发光增强;制备出基于铒镱/钇硅酸盐薄膜材料的光波导放大器,观察到5 dB/cm以上的光放大;研制出金属-绝缘体-半导体结构电致发光器件,获得了铒镱/钇硅酸盐化合物的电致发光,并在理论上证明这种材料可以获得电泵浦激光的可能性。     

Er/Yb共掺硅酸盐玻璃的光致发光

采用固相反应方法，制备了Er³⁺离子浓度为0.5 at.%，Yb掺杂浓度范围为0.0— 6.0 at.%的Er/Yb共掺激光玻璃，并对激光玻璃的吸收光谱和光致荧光光谱进行了分析.研究 结果显示，Yb³⁺掺杂对Er³⁺在980 nm附近的吸收起到了非常显著的 增强作用.在 980 nm的激光抽运下，激光玻璃在1530 nm处的光致发光强度随着Yb离子浓度 的增加而先增大后减小， 当Yb³⁺离子浓度为Er³⁺离子浓度6倍时光 致发光强度达到最大值.同时还发现了Yb³⁺对Er³⁺的光致荧光光谱 的展宽作用，并讨论了荧光光谱的展宽机理. 关键词： Er/Yb共掺玻璃 光致发光 吸收光谱     

退火对ZnO:Al薄膜光致发光性能的影响

 采用溶胶-凝胶工艺在石英衬底上制备ZnO:Al（AZO）薄膜,通过不同温度的退火处理,研究了退火对AZO薄膜结构和光致发光特性的影响。XRD图谱表明：所制备的薄膜具有c轴高度择优取向,随着退火温度的升高,(002)峰的强度逐渐增强,同时(002)峰的半高宽逐渐减小,表明晶粒在不断增大。未退火样品的光致发光（PL）谱由361 nm附近的紫外带边发射峰和500 nm附近的深能级发射峰组成。样品经退火后,以500 nm为中心的绿带发射逐渐减弱,而带边发射强度有所增强,并且逐渐红移到366 nm附近,与吸收边移动的测试结果相吻合。对经过不同时间退火的样品分析表明,AZO薄膜的发光特性与退火时间也有很大关系,时间过短可见波段的发射较强,但时间过长会使晶粒发生团聚,导致紫外发射峰强度减弱。