多孔硅蓝光发射与发光机制

在制备出光致发光能量为２．７ｅＶ的发射蓝光多孔硅的基础上对它进行了较系统的研究：测量了它的光致发光时间分辨光谱，用傅里叶交换红外光谱分析了其表面吸附原子的局域振动模，研究了γ射线辐照对其发光的影响，并与发红、黄光的多孔硅作了对比，通过空气中长期存放、激光和紫外线照射的方法，研究了光致发光峰能量为２．７ｅＶ的多孔硅发光稳定性．我们及其它文献中报道的多孔硅蓝光发射的实验结果与量子限制模型矛盾，但能用量子限制／发光中心模型解释．我们认为多孔硅的２．７ｅＶ发光是多孔硅中包裹纳米硅的ＳｉＯ_x层中某种特征发光中心引起的． 关键词：     

脉冲激光沉积法制备的纳米硅薄膜的结构与光学性质

采用二次阳极氧化法,制备了多孔氧化铝模板。在真空背景下,用脉冲激光沉积法,在多孔氧化铝模板上沉积一层硅,制成了硅与多孔氧化铝的复合膜,然后用盐酸将多孔氧化铝模板完全腐蚀掉,制备均匀分布着硅纳米线的硅膜。用扫描电子显微镜、X射线衍射、光致发光对纳米硅的结构和光学性质进行了测试分析。结果表明:硅纳米线的直径约为67.5nm,长度约为100nm,数密度约10¹¹/cm²。光致发光谱是可见光范围内的一个宽发射峰,上面叠加了许多具有精细结构的尖峰,尖峰之间的波长间隔不相等,但能量间隔相等。分析了样品的结构特点,利用量子限制模型和表面发光中心模型对光谱进行了解释,提出了一个新的能级模型,求出了各个尖峰对应激发态能级的量子数。为探讨纳米硅的发光机制和实现硅发光器件的制备提供了实验依据。     

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。     

内电场对纳米硅光致发光谱的影响

从量子限制发光中心模型出发，计算了纳米硅的光致发光（PL）特征与发光中心间的关系. 研究发现，纳米硅与发光中心间的内电场对载流子复合率及峰位振荡有着十分重要的影响. 在2—5 nm的尺寸范围内，纳米硅发光中心上的载流子复合概率远大于内部复合概率，仅需考虑发光中心上的载流子复合发光. 还发现发光中心与纳米硅粒子间的内电场对于纳米硅的发光峰位振荡有着显著的影响.发光中心与纳米硅粒子间的内电场的存在会显著减小纳米硅粒子的内部发光效率以及外部相应发光中心上的发光强度，使得纳米硅PL谱的峰位随纳米晶粒尺寸变化而发生 关键词： 内电场 纳米硅 光致发光 量子限制发光中心     

多孔硅的制备条件对其光致发光特性的影响

不同的实验条件下制备的多孔硅的光致发光(PL)特性是不同的,这是许多研究产生分歧的主要原因。对比分析了阳极氧化电流密度、阳极氧化时间、溶液浓度以及自然氧化时间对多孔硅光致发光光谱的影响。认为在一定的范围内,多孔硅的发光峰位会随电流密度的增大而蓝移,要获得较强的发光,需要选择合适的电流密度;随着腐蚀时间的延长,多孔硅的发光峰位也发生蓝移。当HF酸的浓度较小时,峰位随浓度的增大表现为向低能移动;而当HF酸的浓度较大时,峰位随浓度的增大则表现为移向高能。多孔硅在空气中自然氧化,其发光峰位发生蓝移,而发射强度随放置时间的延长而降低。并用量子限制模型和发光中心模型对实验结果进行解释。     

大气中长期存放与长时间热氧化后多孔硅光致发光峰能量的会聚

改变阳极氧化的工艺条件,制备出光致发光峰能量位于1.4—2.0eV范围内的大量多孔硅样品,其中45块样品在大气中存放一年,102块样品在200℃下热氧化(累计达200小时).在上述两种情况下,光致发光峰能量在氧化后都会聚到1.70—1.75eV能量范围.假设在充分氧化的多孔硅中包裹纳米硅的氧化层中,存在发光能量处于～1.70—1.75eV的发光中心,上述实验结果可以用量子限制/发光中心模型解释. 关键词：     

多孔硅在30~180℃温区光致发光谱的研究

对长期存放在空气中的多孔硅样品和即时制备的多孔硅样品分别在室温~180℃下进行了光致发光（PL）温度效应的研究.两类样品的PL呈现不同的变化规律.前者的PL还表现为双峰,且长波PL峰随温度升高蓝移;后者的PL表现为单峰,且PL峰位随温度升高红移.基于量子限制效应对后者进行了解释;而前者难以用分立的量子限制和表面发光中心模型来解释,实验结果表明两种机制之间可能有较复杂的耦合效应发生.     

氢等离子体气氛中退火多孔硅的表面和光荧光特性

用电化学腐蚀法制备了多孔硅(PS),在氢等离子体气氛中不同温度下对多孔硅样品进行了退火处理,并进行了光致发光(PL)谱和原子力显微镜(AFM)表面形貌的测量。不同退火温度给PS表面形态带来较大变化,也影响了其PL谱特性。在退火的样品中观察到的PL谱高效蓝光和紫光谱带,我们认为主要源于量子限制发光峰和非平衡载流子被带隙中浅杂质能级所俘获而引起的辐射复合所产生的。在420—450℃退火处理的多孔硅的PL谱上观察到了一个未见诸于报道的紫光新谱带(3．24eV,382nm),其发光机理有待于进一步研究。     

多孔硅的微结构与发光特性研究

利用原子力显微镜（AFM）和光致荧光（PL）光谱对一系列直流腐蚀和脉冲腐蚀的多孔硅的微结构及发光特性进行了对比研究．表面和侧面的AFM结果表明，多孔硅表面呈“小山”状，有许多小的、突出的硅颗粒．在相同的腐蚀条件（等效）下，脉冲腐蚀的样品表面Si颗粒更加尖锐、突出，侧面的线状结构更明显，多孔硅层更厚．对应的PL谱，脉冲腐蚀的样品发光更强．量子限制效应的理论可以比较成功地解释这个结果 关键词：     

水热腐蚀时间对铁钝化多孔硅表面形貌和光致发光的影响

采用水热腐蚀法制备了4个腐蚀时间不同的铁钝化多孔硅样品,铁钝化多孔硅样品表面呈海绵结构,随着腐蚀时间增加,样品表面的平整度下降,腐蚀孔尺寸差别有增大的趋势。在250nm光激发下,样品发光峰位于620nm附近,半峰全宽约130nm。腐蚀时间从10min增加到40min,4个样品的发光峰并未出现定向的红移或蓝移。结合样品傅里叶变换红外吸收光谱的结果,铁钝化多孔硅的光致发光行为可归因于量子限制-发光中心作用,相应的辐射复合发光中心为非桥氧空穴。     

石英衬底阳极氧化铝膜的制备及其光致发光的研究

报道了用15wt％H2SO4为电解液,在恒温0℃,40V电压条件下制备阳极氧化铝膜,用原子力显微镜观察其形貌,表明在简单条件下在石英衬底上制备了致密的氧化铝微晶膜。研究了不同电压条件下制备的氧化铝膜的常温光致发光,并监测了其激发光谱,发现其常温光致发光相对强度和发射峰位置与阳极氧化电压关系密切,有相对强度变小和发射峰位置红移的趋势,在40V电压条件下出现了356nm新的发射峰,而其不同的发射峰激发光谱都为210nm,说明其来源存在关联。详细分析了40V电压下的阳极氧化铝膜中出现的356,386nm近紫外发射,并认为其发光来源于与F心和F^ 心有关的氧缺陷。     

Optical response of a δ-layer capacitor

The fabrication of two δ-layers of opposite polarity in a semiconductor constitutes a capacitor. The charge on each "plate" may be modified by photogenerating carriers to screen the dopant ions, which alters the field between them. This has the effect of changing the transition energies between confined states in the structure, which results in a substantial (60 meV) blue shift, which may be utilised in a modulator structure. These effects have been investigated using steady-state and time-resolved photoluminescence, in conjunction with band modelling.     

苯甲酰水杨酸铽的合成与发光特性研究

合成了一类以苯甲酰水杨酸(Benzoyl Salicylic Acid,BSA)为配体的稀土铽配合物,将导电高分子材料PVK引入到配合物中,制成了结构为ITO／PVK：Tb(BSA)4／LiF／Al的电致发光器件。并对该配合物的吸收特性及电致发光和光致发光性能进行了研究,实验数据表明,在PVK与Tb(BSA)4之间存在着能量传递,在电致发光中,PVK的发光完全被抑制,这与光致发光的表现不同,这是由于两种发光(光致和电致)机理不同造成的。章同时比较了几种不同PVK掺杂浓度对于器件性能的影响。     

Confinement versus localization for quantum wells and quantum wires in a self-assembled structure

We investigate the effects of interface localization due to microroughness in a sample presenting a quantum well and a quantum wire. The magnetoshift of the emission lines measured at different temperatures are analysed using a model where the average effect of the microroughness is represented by a Gaussian defect. We obtain a quantitative estimate of the exciton localization due to the microroughness. As the temperature increases the excitons are released from the weak localized defects. Time-resolved luminescence results corroborate this interpretation.     

掺Tm激光晶体的可见与红外发光转换及双稳多色开关

理论研究了648nm激光抽运掺Tm晶体的可见与红外发光转换和发光双稳特性.根据系统的耦合速率方程理论,推导了发光转换阈值的解析表达式,数值研究了Tm³⁺能级布居数,辐射光谱以及发光强度等随抽运光强的变化.数值结果表明,648nm激光抽运下可以实现452/469nm蓝光与1716 nm红外光谱的发光转换.在光子雪崩阈值附近,可以观察到掺Tm晶体的辐射光谱双稳,荧光色度双稳和发光强度双稳等现象.利用掺Tm晶体的可见与红外发光转换与双稳特性,可以实现抽运功率控制的全固态发光转换器和双稳波长 关键词： 光学双稳 多色开关 掺Tm晶体 光子雪崩     

Yb^3+含量对掺Er^3+铝酸盐玻璃光谱性质的影响

采用高温熔融法制备百分比为(100-x)(23.6Al2O3-53CaO-7.7BaO-2.1Na2O-10.3Ga2O3-3.1B2O-0.2Er2O3)-xYb2O3(x=0,0.9,1.9,2.8,3.6,4.5)的铝酸盐玻璃。应用差示扫描量热法、吸收光谱、荧光光谱、红外光谱以及拉曼光谱等检测手段,系统研究了不同Yb^3+离子引入量对玻璃的物性、热稳定性、Er^3+离子光谱性质和结构的影响。结果表明,Yb2O3含量越高,玻璃的密度和折射率越大,抗析晶能力有所增强。随着Yb2O3的增加,玻璃在976 nm吸收系数增大,对应于Er^3+离子的2H11/2→4I15/2、4S3/2→4I15/2以及4F9/2→4I15/2跃迁的527,549,666 nm的上转换发光、红光与绿光发光强度比以及对应于4I13/2→4I15/2的1.53μm近红外荧光强度明显增加。当Yb2O3浓度为3.6%时,铝酸盐玻璃样品在近红外1.53μm荧光最强,此时Yb^3+→Er^3+正向能量传递效率η1最大,约为82.9%。该系列铝酸盐玻璃中Er3+离子1.53μm最大发射截面为0.77×10^-20 cm^2,荧光半高宽最大值为39.4 nm,荧光寿命最大值为4.46 ms。     

制备多孔硅的一种新方法

自从Canham观察到多孔硅(PS)的可见光致发光后,由于其可望成为可与Ⅲ—Ⅴ族半导体材料相媲美的新型光电子材料而引起了科学界极大的兴趣.目前,制备多孔硅一般都采用电化学腐蚀方法.     

Combined effects of carrier scattering and Coulomb screening on photoluminescence in InGaN/GaN quantum well structure with high In content

Photoluminescence(PL) spectra of two different green InGaN/GaN multiple quantum well(MQW) samples S1 and S2,respectively with a higher growth temperature and a lower growth temperature of InGaN well layers are analyzed over a wide temperature range of 6 K-3 30 K and an excitation power range of 0.001 mW-75 mW.The excitation power-dependent PL peak energy and linewidth at 6 K show that in an initial excitation power range,the emission process of the MQW is dominated simultaneously by the combined effects of the carrier scattering and Coulomb screening for both the samples,and both the carrier scattering effect and the Coulomb screening effect are stronger for S2 than those for S1;in the highest excitation power range,the emission process of the MQWs is dominated by the filling effect of the high-energy localized states for S1,and by the Coulomb screening effect for S2.The behaviors can be attributed to the fact that sample S2 should have a higher amount of In content in the InGaN well layers than S1 because of the lower growth temperature,and this results in a stronger component fluctuation-induced potential fluctuation and a stronger well/barrier lattice mismatchinduced quantum-confined Stark effect.This explanation is also supported by other relevant measurements of the samples,such as temperature-dependent peak energy and excitation-power-dependent internal quantum efficiency.     

Properties of vanadium in InP

Experiments are performed on InP/V single crystals extracted from a polycristalline ingot grown in a two zones gradient freeze furnace; in photoluminescence (PL) we observe a band with two zero phonon lines at 5692.5 cm^-1 and 5705.5 cm^-1. Photoluminescence excitation (P.L.E.) spectra have also been observed. This type of luminescence spectra has already been observed in V doped GaAs and GaP and attributed to an internal transition of V²⁺ (3 d³). D.L.T.S. and O.D.L.T.S. experiments do not reveal any deep level in the forbidden band gap. These two results seem to indicate a puzzling behaviour of V in InP as in GaAs which is discussed in the framework of a model proposed for GaAs/V : the V²⁺ ground state has a large relaxation energy and so, the excited states giving rise to the P.L. and P.L.E. spectra are not resonant with the conduction band.