Ar环境气压对脉冲激光烧蚀制备纳米Si晶粒平均尺寸的影响

采用XeCl脉冲准分子激光器，烧蚀高阻抗单晶Si靶，在1—500 Pa的Ar气环境下沉积制备了纳米Si薄膜. x射线衍射谱测量证实，纳米Si晶粒已经形成.利用扫描电子显微镜观测了所形成纳米Si薄膜的表面形貌，结果表明，随着环境气压的增加，所形成的纳米Si晶粒的平均尺寸增大，气压为100 Pa时达到最大值20 nm，而后开始减小. 从晶粒形成动力学角度，对实验结果进行了定性分析. 关键词： 纳米Si晶粒 脉冲激光烧蚀 表面形貌     

脉冲激光烧蚀制备纳米Si晶粒成核区位置的确定

为了确定纳米Si晶粒气相成核的位置，采用XeCl准分子激光器，在10Pa氩气环境下，烧蚀高阻抗单晶Si靶，在距离等离子羽正下方2.0cm处、与其轴线平行放置一系列单晶Si或玻璃衬底，沉积制备了纳米Si薄膜. X射线衍射、Raman散射、扫描电子显微镜和原子力显微镜结果均显示，纳米Si晶粒只在距靶约0.5—2.8cm平行距离范围内的样品上形成，在此范围内，随着离靶平行距离的增大，所形成的纳米Si晶粒的平均尺寸逐渐减小，并且晶粒尺寸的分布也发生变化. 根据成核区起始和终止的突变特征，结合晶粒形成后的平抛运动规律，对晶粒气相成核的位置进行了估算. 关键词： 纳米Si晶粒 脉冲激光烧蚀 成核区     

外加气流对脉冲激光烧蚀制备纳米Si晶粒尺寸分布的影响

提出一种控制脉冲激光烧蚀制备纳米Si晶粒尺寸分布的新方法。在10Pa的Ar环境中,采用脉冲激光烧蚀高阻抗单晶硅靶沉积制备了纳米Si晶薄膜。在羽辉正上方2.0cm,距靶0.3～3.0cm范围内的不同位置引入氩气流,在烧蚀点正下方2.0cm处水平放置单晶Si(111)衬底来收集制备的纳米Si晶粒。利用扫描电子显微镜观察样品表面形貌,并对衬底不同位置上纳米Si晶粒进行统计。结果表明:在不引入气流时,晶粒的尺寸随靶衬间距的增加先增大后减小,晶粒尺寸峰值出现在距靶1.7cm处;引入气流后,晶粒尺寸分布发生变化,在距靶1.7cm引入气流时晶粒尺寸峰值最大,在距靶3.0cm引入气流时晶粒尺寸峰值最小,且出现晶粒尺寸峰值的位置随着引入气流位置的增加而增大。     

外加气流对脉冲激光烧蚀制备纳米Si晶粒尺寸分布的影响

提出一种控制脉冲激光烧蚀制备纳米Si晶粒尺寸分布的新方法。在10 Pa的Ar环境中,采用脉冲激光烧蚀高阻抗单晶硅靶沉积制备了纳米Si晶薄膜。在羽辉正上方2.0 cm,距靶0.3～3.0 cm范围内的不同位置引入氩气流,在烧蚀点正下方2.0 cm处水平放置单晶Si（111）衬底来收集制备的纳米Si晶粒。利用扫描电子显微镜观察样品表面形貌,并对衬底不同位置上纳米Si晶粒进行统计。结果表明：在不引入气流时,晶粒的尺寸随靶衬间距的增加先增大后减小,晶粒尺寸峰值出现在距靶1.7 cm处;引入气流后,晶粒尺寸分布发生变化,在距靶1.7 cm引入气流时晶粒尺寸峰值最大,在距靶3.0 cm引入气流时晶粒尺寸峰值最小,且出现晶粒尺寸峰值的位置随着引入气流位置的增加而增大。     

液相激光烧蚀合成ZnO及Zn/ZnO纳米颗粒及其光致发光性能

利用532 nm脉冲激光对沉浸在去离子水及十二烷基硫酸钠(SDS)水溶液中的金属锌靶进行液相激光烧蚀,合成了ZnO纳米颗粒和Zn/ZnO核壳结构的纳米粒子. 应用X射线衍射仪,透射电子显微镜,紫外可见光分光光度计和荧光光度计表征产物的微观结构和光学性能,并探讨其形成机理. 结果表明:在去离子水中分别烧蚀2 h和4 h生成的ZnO纳米粒子的平均粒径分别为43 nm和19 nm. 激光的长时间作用可以使纳米粒子粒径减小. 在0.005 mol/L的SDS水溶液中合成了Zn/ZnO核壳结构的纳米粒子,这是由于S 关键词： 脉冲激光烧蚀 ZnO纳米粒子 核壳结构 光致发光     

纳米硅薄膜的光致发光特性

用等离子体增强化学汽相淀积法系统制备了发光纳米硅(nc-Si∶H)薄膜.讨论了晶粒尺寸和表面结构对光致发光(PL)谱的影响.用量子限制-发光中心模型解释了nc-Si∶H的PL.研究了PL谱的温度特性.温度从10K上升到250K，PL峰值红移了54meV，且PL强度衰减了两个数量级. 关键词：     

Ga2O3薄膜的光致发光及激光烧蚀产物的分布

采用脉冲激光沉积技术在氧气氛中制备了Ｃａ２Ｏ３薄膜,Ｘ射线衍射表明薄膜属于β单斜晶系,薄膜的颗粒在纳米量级;原子力显微镜显示随着氧气压强的增加,薄膜颗粒增大,测定了薄膜的光致发光,发现沉积时氧气压强的增加可以提高纯Ｇａ２Ｏ３薄膜的发光强度,且峰位红移,Ｇａ２Ｏ３靶物质中掺杂少量的ＣｅＯ２后所得到的薄膜,其发光强度可以明显地增加,此外,还利用发光光谱技术研究了由激光烧蚀所产生的羽状物中Ｇａ原子或离     

电场条件下脉冲激光烧蚀制备纳米硅晶粒成核生长动力学研究

在室温、10Pa氩气环境氛围中,引入垂直于烧蚀羽辉轴线的外加直流电场,采用脉冲激光烧蚀技术制备了一系列纳米硅晶薄膜,衬底分布于以烧蚀点为圆心的弧形支架上.扫描电子显微镜、喇曼散射谱和X射线衍射谱检测结果表明:晶粒平均尺寸随着电压的增加逐渐变大,且靠近接地极板处的晶粒尺寸比与之对称角度处的略大;薄膜中晶粒面密度随着电压的增加先减小后增大而后再减小.     

Ar环境气压对纳米Si晶粒成核区范围的影响

为了研究不同环境气压条件下纳米Si晶粒成核区的范围,采用波长为308 nm的 XeCl脉冲准分子激光器,分别在1-200 Pa的Ar气环境下, 烧蚀高阻抗单晶Si靶,在距离烧蚀点正下方2.0 cm处水平放置一系列单晶Si 或玻璃衬底,沉积制备了纳米Si薄膜. Raman谱和X射线衍射谱测量证实了薄膜中纳米Si晶粒已经形成. 扫描电子显微镜的测量结果表明,环境气压的变化影响了衬底上纳米Si晶粒的平均尺寸及其分布范围. 根据成核区位置的确定方法,计算得出随着环境气压的增加纳米Si晶粒成核区的范围先变宽后变窄的规律. 从烧蚀动力学的角度对实验结果进行了分析.     

纳米ZnO薄膜的光致发光性质

利用溶胶－凝胶法制备了纳米ZnO薄膜,室温下测量了样品的光致发光谱(PL)、吸收谱(ABS)、X射线衍射谱(XRD)．X射线衍射(XRD)的结果表明：纳米ZnO薄膜呈多晶状态,具有六角纤锌矿晶体结构和良好的C轴取向．观察到二个荧光发射带,中心波长分别位于395 nm的紫带、524 nm的绿带和450 nm附近的蓝带．证实了纳米ZnO薄膜绿光可见发射带来自氧空位(VO)形成的浅施主能级和锌空位(VZn)形成的浅受主能级之间的复合;450 nm附近的蓝带来自电子从VO的浅施主能级到价带顶或锌填隙(Zni) 到价带顶或导带底到VZn的浅受主能级的复合．     

脉冲激光烧蚀Ge产生等离子体特性的数值模拟

针对激光烧蚀半导体材料Ge初期的特点,建立了1维的热传导和流体动力学模型。对波长为248 nm、脉宽为17 ns、峰值功率密度为4×108 W/cm2的KrF脉冲激光在133.32 Pa氦气环境下烧蚀Ge产生等离子体的特性进行了数值模拟。结果表明：单个激光脉冲对靶的烧蚀深度达到55 nm,蒸气膨胀前端由于压缩背景气体产生压缩冲击波, 波前的速度最大,温度很高。从不同时刻的电离率分布图中得出,在靶面附近区域,Ge的1阶电离始终占优势;在中心区域,脉冲作用时间内,Ge的2阶电离率比1阶电离率大,脉冲结束后,Ge的2阶电离率下降,1阶电离率逐渐变大。     

SERS activity of pulsed laser ablated silver thin films with controlled nanostructure

The surface‐enhanced Raman scattering (SERS) activity of silver thin films deposited by the pulsed laser ablation technique was investigated. The samples were grown in a controlled Ar atmosphere at pressures ranging between 10 and 70 Pa, and changing the number of laser pulses. Different surface morphologies, from isolated nearly spherical nanoparticles (NPs) to larger islands with smooth edges, were observed by means of scanning and transmission electron microscopies, as a function of the different deposition conditions adopted. SERS measurements were performed by soaking the samples in rhodamine 6G aqueous solutions over the concentration range between 1.0 × 10⁻⁴ and 5.0 × 10⁻⁸ M . Raman spectra were acquired using both the 632.8 and 514.5 nm excitation sources. The dependence of the SERS activity of the samples on the observed surface morphology is presented and discussed. The presence of the so called hot spots is envisaged. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

低压下气流对激光沉积纳米硅晶化及尺寸的影响

纳米硅具有明显的光致发光效应和量子尺寸效应,广泛的应用在现代电子工业和太阳能光伏工业中.尺寸影响着纳米硅的实际用途,因此制备尺寸可控的纳米硅晶粒具有很重要的实际意义.本文采用脉冲激光沉积(PLD)技术,在烧蚀点水平方向、距靶2 cm处引入一束流量为5 sccm的氩(Ar)气流,在0.01-0.5 Pa的Ar气压下烧蚀高阻抗单晶硅(Si)靶.在管口正下方1 cm处水平放置衬底来沉积纳米Si薄膜;并用同一装置,在0.08 Pa的Ar气压下分别引入流量为0,2.5,5,7.5,10 sccm的Ar气流沉积纳米Si薄膜.利用原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD)、Raman散射对样品表面形貌和微观结构进行分析表征.结果表明:不引入气流时出现纳米Si晶粒的阈值气压是0.1Pa,引入气流后出现纳米Si晶粒的阈值气压为0.05 Pa.晶粒尺寸随着气流流量的增大而减小.     

脉冲激光沉积动力学研究进展

脉冲激光沉积技术是现代常用的先进薄膜材料制备技术之一.文章在简要介绍脉冲激光沉积技术及其进展的基础上,较全面地介绍了脉冲激光沉积动力学的基本物理图像和动力学构架,深入地探讨了激光烧蚀靶材过程、等离子体膨胀过程和薄膜沉积过程的动力学规律,阐述了我国学者在脉冲激光沉积动力学研究方面的贡献,例如包括脉冲激光沉积三个工艺过程自洽的统一模型,等离子体膨胀的冲击波模型,基于局域能量动量守恒定律的新等离子体演化动力学模型,包括热源项、蒸发项、等离子体屏蔽效应和动态物性参数的烧蚀热传导模型,考虑电子碰撞效应和能带结构变化的修正双温模型,能统一描写从纳秒级到飞秒级脉冲激光烧蚀规律的统一双温模型等.     

Metal thin film ablation with femtosecond pulsed laser

Micromachining thin metal films coated on glass are widely used to repair semiconductor masks and to fabricate optoelectrical and MEMS devices. The interaction of lasers and materials must be understood in order to achieve efficient micromachining. This work investigates the morphology of thin metal films after machining with femtosecond laser ablation using about 1 μm diameter laser beam. The effect of the film thickness on the results is analyzed by comparing experimental images with data obtained using a two-temperature heat transfer model. The experiment was conducted using a high numerical aperture objective lens and a temporal pulse width of 220 fs on 200- and 500-nm-thick chromium films. The resulting surface morphology after machining was due to the thermal incubation effect, low thermal diffusivity of the glass substrate, and thermodynamic flow of the metal induced by volumetric evaporation. A Fraunhofer diffraction pattern was found in the 500-nm-thick film, and a ripple parallel to the direction of the laser light was observed after a few multiple laser shots. These results are useful for applications requiring micro- or nano-sized machining.     

激光晶化形成纳米硅材料的场电子发射性质研究

利用KrF准分子激光退火超薄非晶硅膜,并结合热退火技术制备了单层纳米硅薄膜并研究了薄膜的场电子发射性质.在晶化形成的纳米硅薄膜中可以观测到稳定的场电子发射现象,其开启电场从原始淀积的非晶硅薄膜的17V/μm降低到8.5V/μm,而场发射电流密度可以达到0.1mA/cm².激光晶化后形成的纳米硅材料的场电子发射特性的改善可以从薄膜表面形貌的改变以及高密度纳米硅的形成所导致的内部电场增强作用来解释. 关键词： 纳米硅 场发射 激光晶化