显微光谱研究半绝缘GaAs带边以上E0+Δ0光学性质

通过显微光致发光技术和显微拉曼(Raman)技术研究了半绝缘GaAs (SI-GaAs)晶体的带边附近的发光. 在光荧光谱中，观察到在高于GaAs带边0.348eV处有一个新的荧光峰. 结合Raman谱指认此发光峰来源于GaAs的E₀＋Δ₀能级的非平衡荧光发射. 同时, 通过研究E₀＋Δ₀能级的偏振、激发光强度依赖关系，以及温度依赖关系说明E₀＋Δ₀能级与带边E₀共享了共同的导带位置Γ₆，同时这也说明在GaAs中主要是导带的性质决定了材料的光学行为.同时，通过与n-GaAs和δ掺杂GaAs相比较，半绝缘GaAs晶体的E₀＋Δ₀能级的发光峰更能反映GaAs电子能级高临界点E₀＋Δ₀的能量位置和物理性质. 研究结果说明显微光致发光技术是研究半导体材料带边以上能级光学性质的一种非常有力的研究工具. 关键词： 半绝缘GaAs 显微光致发光 自旋轨道分裂     

LPE碲镉汞薄膜的显微Raman谱与显微荧光谱分析

利用Raman显微镜系统对4块用液相外延(LPE)方法在Cd0.96Zn0.04Te衬底上生长的Hg0.8Cd0.2Te外延薄膜样品，在100～5 000cm^-1光谱范围进行测量，在实验曲线中除了观察到与碲镉汞材料晶格振动相符的类．HgTe的光学振动横模(TO1模)和纵模(LO1模)的Raman散射峰、类-CdTe光学振动横模(TO2模)和纵模(LO2模)混合的Raman散射峰以及来源于TO1 LO1的二级Raman散射峰外，在1 000～5 000cm^-1光谱范围首次发现了LPE碲镉汞薄膜的显微荧光峰，该显微荧光的发光范围换算为电子伏特标度为1．34～1．83eV．发光中心位于2750cm^-1即1.62eV，发光峰的半高宽(FWFIM)约为0．25eV。通过分析指出．该显微荧光来源于碲镉汞外延层中阴性离子空位与材料导带底的共振能级的发光。     

δ掺杂的赝形高电子迁移率晶体管AlGaAs/InGaAs/GaAs结构的光谱研究

报道δ掺杂赝形高电子迁移率晶体管结构Al(?)Ga(?)As/In(?)Ga(?),As/GaAs的综合光谱研究结果。采用光致发光光谱,平面光电流谱和光致发光激发光谱方法,并与理论计算相对比,确认了光致发光谱上n=1电子子带n=2电子子带到n=1重空穴子带间的强发光峰,对弱峰C的研究表明它是n=1电子子带到n=1轻空穴子带复合跃迁的发光峰。由于费密能级高于第二电子子带,没有发现文献中曾报道过的属于费密边的发光峰;平面光电流谱和光致发光激发光谱观察到n=1重空穴子带到n=1,2,3电子子带的三个激子跃迁峰。 关键词：     

纳米CdS-磺化聚苯胺（SPAn）多层复合膜的光学特性研究

研究了利用层-层自组织生长法制备的磺化聚苯胺-CdS纳米晶体复合膜的光学特性.研究发现，随样品中CdS 纳米晶体尺寸的减小，量子尺寸效应明显增强；在紫外吸收谱中表现为吸收边出现了明显蓝移；在光致发光谱中，不仅激子直接复合产生的带边发射产生了蓝移，而且陷阱态复合产生的宽带发射也发生了蓝移.还发现样品经低温退火处理后，激子复合产生的带边发射显著增强，发射带宽随纳米尺寸的减小而变窄.这说明退火后CdS 纳米晶粒的有序性和均匀度显著增加. 关键词： CdS 纳米晶体 SPAn 吸收 发光     

MOVPE 生长GaN薄膜的 光致黄带发光与激发光源的相关性

用四种不同光源作为激发光源,研究了蓝宝石衬底金属有机物汽相外延方法生长的氮化镓薄膜的光致发光特性。结果发现用连续光作为激发光源时,光致发光谱中除出现365 nm的带边发射峰外,同时观察到中心波长位于约550 nm 的较宽黄带发光;而用脉冲光作为激发光源时其发光光谱主要是365 nm附近的带边发光峰,未观察到黄带发光。氮化镓薄膜的光致发光特性依赖于所用的激发光源性质。     

二氧化碲(TeO2)晶体的Raman光谱研究

利用激光显微高温Raman光谱仪 ,测定了TeO2 晶体的常温Raman光谱及高温熔体法生长TeO2 晶体固 液边界层的高温Raman光谱。通过分析 ,指认了TeO2 晶体的常温Raman谱图 2 0 0～ 80 0cm- 1 谱峰的振动模式 ,解析了高温Raman谱图各谱峰的展宽、频移 ,提出了熔体可能的结构基团 ,从而为研究功能性晶体材料生长机理提供了一定依据。     

掺杂在GaAs材料中Be受主能级之间的跃迁

通过远红外吸收谱、光致发光光谱和拉曼散射光谱,对均匀掺杂在GaAs材料中Be受主能级之间的跃迁进行了研究.实验中使用的GaAs:Be样品是通过分子束外延设备,生长在半绝缘(100) GaAs衬底之上的外延单层.在4.2 K温度下,对样品分别进行了远红外吸收光谱、光致发光光谱、Raman光谱的实验测量.在远红外吸收光谱中,清楚地观察到了从Be受主1S_(3/2)Γ_8基态到它的三个激发态2P_(3/2)Γ_8, 2P5/2Γ_8和2P5/2Γ_7之间的奇宇称跃迁吸收峰.跃迁能量与先前文献中报道的符合得很好.从光致发光光谱中,观察到了Be受主从1S_(3/2)Γ_8基态到2S_(3/2)Γ_8激发态的两空穴跃迁的发光峰,从而间接地找到了两能级之间的跃迁能量.在Raman光谱中,清楚地分辨出来了Be受主从1S_(3/2)Γ_8基态到2S_(3/2)Γ_8激发态偶宇称跃迁的拉曼散射峰,直接得到了两能级间的跃迁能量.对比发现,分别直接和间接得到的1S_(3/2)Γ8基态到2S_(3/2)Γ8激发态跃迁能量结果是一致的.     

激光显微荧光谱精密测量光量子特性的方法

提出了药物凝聚纳米晶体宏观光量子态体系的新概念和测量方法.根据光量子特性可被大于纳米药物晶体带隙能的光子表征的原理,采用200～400nm和350～850nm激光器,自行搭建的光路系统和测量平台,建立纳米药物晶体光电子耦合效应(光量子效应)的激光显微荧光谱精密测量方法.结果表明:激光显微荧光谱计量纳米药物晶体光量子特性的14次重复测量波长相对不确定度是0%,小于德国国家标准研究院推荐的波长相对不确定度参考值0.2%,测量误差是[1-0]%;激光显微荧光谱计量纳米药物晶体光量子特性的14次重复测量光强相对不确定度是5.1%,稍大于美国国家标准研究院光强相对不确定度校准参考值3%,测量误差是[1+2.1]%.波长和光强二维激光显微荧光谱精密测量方法解决了原始测量标准的相对不确定度和光学计量溯源的两大关键瓶颈问题,可满足纳米生物光晶体宏观量子态体系光电子耦合效应或电子结构带隙能检测的广泛需求,在量子生物物理学和晶体发光精密测量上有普适性.     

GaAs中N等电子陷阱的研究

对离子注N的GaAs样品作了77K的静压光致荧光研究。观察到了N陷阱中心元胞势束缚激子N_x的发光光谱及畸变势束缚激子N_T的发光峰。测量N_X能级的压力系数为2.8meV/kbar,常压下N的共振态高于导带边179meV。讨论了N等电子陷阱的电声子耦合强度及有效束缚激子半径随压力的变化关系。 关键词：     

非掺杂ZnO薄膜中紫外与绿色发光中心

用直流反应溅射方法在硅衬底上淀积了ZnO薄膜,测量它们的光致发光(PL)光谱,观察到两个发光峰,峰值能量分别为3.18(紫外峰,UV)和2.38eV(绿峰).样品用不同温度分别在氧气、氮气和空气中热处理后,测量了PL光谱中绿峰和紫外峰强度随热处理温度和气氛的变化,同时比较了用FP-LMT方法计算的ZnO中几种本征缺陷的能级位置.根据实验和能级计算的结果,推测出ZnO薄膜中的紫外峰与ZnO带边激子跃迁有关,而绿色发光主要来源于导带底到氧错位缺陷(O_Zn)能级的跃迁,而不是通常认为的氧空 关键词： ZnO薄膜 热处理 光致发光光谱 缺陷能级     

界面形核时间对GaN薄膜晶体质量的影响

利用金属有机化学气相沉积技术系统研究了界面形核时间对c面蓝宝石衬底上外延生长GaN薄膜晶体质量的影响机理. 用原子力显微镜、扫描电子显微镜、高分辨X射线衍射仪以及光致发光光谱仪表征材料的晶体质量以及光学性质. 随着形核时间的延长, 退火后形成的形核岛密度减小、尺寸增大、均匀性变差, 使得形核岛合并过程中产生的界面数量先减小后增大, 导致GaN外延层的螺位错和刃位错密度先减小后增大, 这与室温光致发光光谱中得到的带边发光峰与黄带发光峰的比值先增大后降低一致. 研究结果表明, 外延生长过程中, 界面形核时间会对GaN薄膜中的位错演变施加巨大影响, 从而导致GaN外延层的晶体质量以及光学性质的差异.     

GaAs/InP异质外延材料的光致发光研究

首次对MOCVD-LPE混合外延生长的GaAs/InP材料进行了光致发光测量及分析。结果显示出混合生长的GaAs发光强度明显高于MOCVD一次外延生长的GaAs的发光强度,并确认在16K温度下GaAs和InP有跃迁激子产生。观测到GaAs/InP样品近带边光致发光谱的半峰宽为8.4meV,显示了这种材料的高质量。     

氢对GaAs薄膜的钝化作用

报导了射频磁控溅射与沉积气氛掺氢相结合制备单层(13~20 nm厚)高质量GaAs多晶态纳米薄膜的方法,研究了氢钝化对薄膜微观结构及光学性质的影响.对GaAs薄膜进行了X射线衍射、原子力显微镜、吸收光谱、光致荧光谱的研究分析.结果表明,衬底温度500℃的掺氢薄膜和520℃的薄膜呈面心立方闪锌矿结构,薄膜的晶团尺寸较大,微观表面较为粗糙,其吸收光谱出现了吸收边蓝移和明显的激子峰,带隙光致荧光峰强明显增加,说明氢在衬底温度500℃~520℃下对薄膜有重要的钝化作用.     

MOCVD外延Hg_(1-x)Cd_xTe/Cd_(1-y)Zn_yTe薄膜的光致发光

利用Raman显微镜系统对两块用MOCVD方法在Cd0 96Zn0 0 4 Te衬底上生长的Hg0 8Cd0 2 Te外延薄膜样品在光谱范围 5 0～ 5 0 0 0cm-1进行了测量 ,在其中的一块样品上首次发现了 1 4 3eV至 1 93eV范围内出现的具有周期结构的光致发光峰 ,该发光峰对应的能带中心位于Hg0 8Cd0 2 Te外延层导带底上方 1 73eV ,在另外一块外延薄膜样品中仅观察到四个Raman散射峰 ,没有周期结构的发光峰。为了分析上述光致发光的起因 ,对两块样品进行了X射线的双晶回摆曲线样品结构分析 ,得出样品在 1 4 3eV至 1 93eV范围的光致发光峰是由于改进MOCVD生长工艺提高了样品的结构质量所致 ,通过分析指出该光致发光峰是来源于Hg0 8Cd0 2 Te外延层中的阴性离子空位的共振能级。     

不同浓度掺铊碘化铯(CsI:Tl)晶体的光谱特性

对含有不同浓度Tl+激活剂的CsI:Tl晶体进行了光吸收光谱和荧光光谱测量,以研究CsI:Tl的光学吸收和发光特性.实验观察到,在紫外吸收谱中包含有三个特征结构峰297,273和247 nm,高浓度Tl+晶体的吸收结构峰比低浓度的峰明显加宽,其中A吸收峰297 nm红移20 nm.室温下不同能量紫外光激发的荧光带形状相同,不受Tl+浓度影响.分析认为,晶体中掺杂Tl+后品格畸变是导致吸收峰或荧光激发峰变化的主要原因,但对发光带峰宽和峰位影响不明显.     

退火对Ga_2O_3薄膜特性的影响

采用金属有机物化学气相沉积法在c面蓝宝石衬底上生长了高质量的β-Ga_2O_3薄膜,并将样品分别在真空、氧气、氮气氛围下退火30 min,研究了各类退火工艺对Ga_2O_3薄膜特性的影响,对退火所得的薄膜进行了X射线衍射、光致发光谱、紫外透射谱和原子力显微镜扫描的研究。结果表明,各类退火工艺均能够优化薄膜的晶体质量和表面形貌,同时有效改善了薄膜的光学性质。其中,氧气退火后的样品在可见光波段透射率高达83%,且吸收边更加陡峭;表面粗糙度降至0.564 nm,其表面更为平整。这些结果说明氧气退火对晶体质量的提高最为显著。氮气、真空退火的样品在光致发光谱中出现365 nm的发光峰,这是大量氧空位的存在导致的。     

玻璃中CdSeS纳米晶体的室温光致发光谱

对掺有过饱和的镉、硒和少量硫的玻璃在500～800℃分别退火4h,生长了不同尺寸的CdSe_1-xS_x纳米晶体。测量了纳米晶体的室温吸收光谱和光致发光(PL)光谱,550℃生长的样品在300～800nm的范围没有观察到吸收和发光峰,表明温度低于550℃玻璃中不能形成纳米晶体。生长温度在600～650℃,纳米晶体的PL光谱主要为两个宽的发光带,即带边激子发光带和通过表面态复合的发光带。随着生长温度的升高,带边复合发光的蓝移减小,通过表面态的发光逐渐消失,并出现了叠加于宽发光带上的一系列明显的弱发射峰。不同温度生长的样品中,叠加峰的能量相同。同一样品中叠加峰的能量不随激发光波长的变化而变化。     

晶格失配对InAsχP1-χ/InP发光特性的影响

采用低压金属有机化学气相沉积(LP-MOCVD)技术,在掺Fe的半绝缘InP衬底上制备了InAs0.157P0.843外延层.利用变温光致发光研究了InAs0.157P0.843外延层在13～300 K温度范围内的发光特性,通过理论分析与计算,证实了在应力作用下InAs0.157P0.843外延层价带顶的轻重空穴带发生了劈裂,并研究了导带底与价带顶轻空穴带之间形成的复合发光峰在应力作用下随温度的变化规律.     

CdSe/HgSe/CdSe量子点量子阱(QDQW)晶粒的光学性质和电子结构

以CdSe纳米晶体为核,用胶体化学的方法,通过化学替代反应,获得了不同阱层或不同垒层的CdSeHgSeCdSe量子点量子阱(QDQW)晶体.紫外可见光吸收谱研究表明,通过调节QDQW中间HgSe阱层的厚度从0.9nm至0,可以调节QDQW颗粒的带隙从1.8变化至2.1eV,实现QDQW纳米晶体的剪裁.光致荧光(PL)谱研究显示,QDQW形成后,CdSeHgSe纳米颗粒表面态得到钝化,显现出发光强度加强的带边荧光峰.利用有效质量近似模型,对QDQW晶粒内部电子的1s—1s态进行了估算,估算结果总体趋势与实验数据相符 关键词： 量子点量子阱晶体 能带剪裁 加强的带边荧光峰     

SiOx∶H(0＜x＜2)薄膜光致发光的退火行为研究

采用退火后处理的方法，使SiO_x∶H(0＜x＜2)形成纳米硅与二氧化硅的镶嵌结构.利用红外透射谱、Raman谱和光致发光谱，系统地研究了不同退火温度对薄膜微结构及室温光致发光谱的影响.发现发光谱均由两个Gauss线组成，其中主峰随着退火温度的升高而红移，而位于835nm的伴峰不变.指出退火前在720—610nm的波长范围内强的主峰可能来源于膜中的非晶硅原子团，随退火温度的升高主峰的红移是由于非晶硅原子团的长大.而伴峰可能来自硅过剩或氧欠缺引入的某种发光缺陷.1170℃退火后在850n 关键词：