稀土掺杂多孔硅的蓝光发射

关键词：     

硅中稀土掺杂层的光致发光研究及其关键问题

利用离子注入技术,对稀土掺杂到半导体单晶硅中的光致发光行为进行了研究。室温下得到了La,Ce和Nd稀土掺杂层的蓝紫色光致发光光谱,并首次观测到硅中稀土掺杂层室温下的光致上转换发光现象。光致发光强度随着稀土掺杂量的增加和热处理温度的上升急剧增强。在紫外光激发下,发光强度随着激发光波长的减小而增大;在光致上转换过程中,发光强度随着激发波长的增加而上升。这表明光致发光强度与稀土元素的掺杂量、掺杂层的结构与热处理温度有密切的关系。文章对在室温下这些稀土掺杂层的光致发光行为进行了分析,并提出了硅中稀土掺杂层光致发光行为研究今后需要重点解决的几个主要问题。     

稀土Nd,Ce掺杂硅基薄膜光致发光特性

测量了Nd,Ce稀土离了注入Si基晶片，在不同离子注入剂量、不同退火条件下的室温光致发光（PL）谱，结果表明它们均具有蓝、紫发光峰，且发光稳定。在一定范围内发光效率随掺杂浓度的增加而增大，随退火条件的不同而改变。运用原子力显微镜（AFM）对样品的表面形貌进行了观察，结果显示，样品表面颗粒大小、粗糙度将影响其发光效率。表面颗粒大小均匀，均方根粗糙度小的样品发光效率较高。通过对样品的卢瑟福背散射（RBS）能谱测量，对样品的表面结构进行了探讨，并讨论了表面结构与光致发光特性之间的联系。对样品的发光机理作了初步探讨。     

多孔硅的光致发光和红外吸收光谱研究

用电化学腐蚀法制备出多孔硅系列样品.室温下具有明亮可见的光致发光.增大电解电流或延长腐蚀时间,发光光谱明显地“蓝移”;提高样品测量温度,发光光谱也明显地“蓝移”。红外吸收光谱表明多孔硅中除了硅丝骨架以外,还含有H、F及O等元素,随着腐蚀时间的增加,F和O原子的相对含量增加.实验结果表明,多孔硅在可见光区的发光现象是一种量子尺寸效应.     

多孔硅光致发光的温度效应研究

通过对多孔硅光致发光峰随测量温度变化的研究，发现随测量温度的下降，光致发光峰位有两种截然不同的移动方向：发光峰中心波长较长的样品，主峰向低能方向移动(即红移)；而发光峰位波长较短的样品则向高能方向移动(即蓝移).根据多孔硅光致发光峰的温度效应，定性地给出了发光效率随波长变化的模拟曲线，并由此能较好地解释多孔硅光致发光峰位随温度变化而移动的实验现象. 关键词：     

n型多孔硅光致发光研究

对在无光照条件下,电化学阳极腐蚀方法制备的n型多孔硅进行了光致发光性能研究.在325nm的激发光照射下,多孔硅样品的发光峰在620nm处,其橙红色的发光肉眼可见,并随阳极电流密度与腐蚀时间乘积的增加.先增强,后减弱.其发光峰位置与量子限制效应、表面态及缺陷态有关,发光强度与样品表面深度较浅孔洞所占的面积比成正比.     

金—多孔硅光致发光和红外光谱研究

报道了金－多孔硅 稳态光致发光，瞬态光致发光和傅里叶变换红外光谱的研究，讨论了金在多孔硅表面吸附产生的表面电子态对多孔硅光致发光特性的影响。     

稀土掺杂硅基薄膜的高效发光特性

测量了在不同离子注入剂量,不同退火条件下的Nd注入Si基晶片室温光致发光谱,结果表明它们均具有蓝、紫发光峰,且发光稳定。在一定范围内发光效率随掺杂浓度的增加而增大,随退火条件的不同而改变。在实验室条件下,对掺杂硅片和单晶硅片进行电化学腐蚀制成多孔硅样片,同时用适当配比的HNO3对以单晶硅为基底的多孔硅进行处理,测试了腐蚀后各类样品的光致发光（PL）谱。发现掺稀土Nd的多孔硅和用HNO3处理的多孔硅的发光效率有显著提高。     

多孔硅光致发光的非线性光学特性

采用电化学腐蚀法制备多孔硅（ＰＳ）,测量了多孔硅在近红外光（８００ｎｍ）激光下的光致发光（ＰＬ）谱和光致发光激光（ＰＬＥ）谱;结果表明多孔硅具有良好的上转换荧光特性光学特性并存存放时间 长,在一定期内峰值强度有明显的增。这种非线性光学响应的增强,被认为与空间量子限制效应作用下局域束缚关,光致发光谱的多峰结构表明多孔硅中存在多种发光中心。用量子限制／发光中心模型可以解释本实验结果。     

掺铒硅多孔化后的光致发光特性

采用一种新的方法制备掺Er多孔硅.首先通过分子束外延法生长Er,O共掺的硅外延层,然后通过常规的电化学阳极腐蚀法将外延层制备成掺Er离子的纳米硅柱结构.由于实现了Er离子在多孔硅中沿深度方向的均匀分布,得到峰宽仅6nm的Er3+本征发光.同时,由于铒与氧共掺于硅柱内部,多孔硅不再需要通过高温后处理引入氧来实现铒的光学激活.实验还对多孔化前后,Er3+的发光强度作出直观的比较,讨论多孔硅可见光及红外光区域的发光对Er3+红外发射的影响. 关键词：     

多孔硅衬底上溅射沉积SiC:Tb薄膜的光致发光行为

在多孔硅衬底上用射频溅射法沉积了非晶的SiC:Tb薄膜. 对样品在N2中进行了不同温度的退火处理. 用傅里叶红外变换谱分析了样品的结构.用荧光光谱仪测试了样品的光致发光，在紫外、可见光区域观测到了强的发光峰.发现随着衬底加热温度和样品退火温度的变化，发光峰有明显的强度变化和微弱的蓝移现象.分析了产生这种现象的机理，得出了紫外区域的发光峰是由于氧缺乏中心引起的，而可见区的发光是由于Tb离子产生的. 关键词： 碳化硅 光致发光 氧缺乏中心 多孔硅     

Synthesis and photoluminescence studies of silicon nanoparticles embedded in silicon compound films

High-density silicon nanoparticles with well-controlled sizes were grown onto cold substrates in amorphous SiN _x and SiC matrices by plasma-enhanced chemical vapor deposition. Strong, tunable photoluminescence across the whole visible light range has been measured at room temperature from such samples without invoking any post-treatment, and the spectral features can find a qualitative explanation in the framework of quantum confinement effect. Moreover, the decay time was for the first time brought down to within one nanosecond. These excellent features make the silicon nanostructures discussed here very promising candidates for light-emitting units in photonic and optoelectronic applications.      

水蒸气退火多孔硅发光性能的正电子谱学研究

使用正电子湮没寿命谱和正电子寿命-动量关联谱对水蒸气和真空条件下退火的多孔硅样品的微观缺陷结构进行表征,结合发射光谱测量结果,对影响多孔硅发光性能的因素进行了讨论.实验结果表明,水蒸气退火后样品孔壁表面的悬挂键减少,并出现新的E′γ和EX类缺陷.水蒸气退火后样品中两种缺陷数量发生变化是导致多孔硅样品发光增强的直接原因;真空退火未使样品中发光相关缺陷发生变化,样品的发光性能没有显著改变.     

有机吸附物对多孔硅微腔发光的影响

理论上,采用Bruggeman有效介质近似,研究了有机吸附物对多孔硅微腔的折射率及其光致发光谱的影响.实验上,采用计算机控制的电化学腐蚀法制备了多孔硅微腔样品,并利用机械泵油的蒸气分子与该微腔样品进行相互作用.研究发现,多孔硅微腔发射的窄化光致发光谱对泵油蒸气分子的吸附与脱附很敏感,与之伴随的是该窄化光致发光谱发生明显的峰位移动(可达71nm)和强度变化.结合Bruggeman近似和表面态对多孔硅发光的影响,对实验结果进行了定性解释.实验结果与理论模拟结果符合较好. 关键词： Bruggeman近似 吸附物 多孔硅微腔 光致发光谱     

Regularities of the photoluminescence of porous silicon after chemical etching in HF

The effect of chemical treatment of porous silicon samples by HF on its photoluminescence and its evolution with time in sample aging in air is investigated. It is shown that the effect of HF on the luminescence parameters depends on the duration of the treatment and the initial photoluminescence intensity of the sample. It is found that chemical etching in HF accelerates the growth of the total luminescence intensity in aging of the sample in air. The evolution of the photoluminescence spectrum in aging of the sample in air after chemical etching can be explained within the framework of the quantum-size model of the luminescence of porous silicon. Presented at the Fall Meeting of the Material Research Society, December 1–5, 1997, Boston, USA Translated from Zhurnal Prikladnoi Spektroskopii, Vol. 66, No. 3, pp. 423–427, May–June, 1999.     

Calibration of excitonic photoluminescence to determine high aluminum concentrations in silicon

The photoluminescence spectroscopy method for determining the concentration of shallow acceptors or donors in silicon is extended for the case of aluminum. A calibration function of the photoluminescence intensity ratio of the aluminum bound exciton Al_TO(BE) and the free exciton I_TO(FE) is reported in the aluminum concentration range of 10¹⁵–10¹⁷ atoms/cm³ and in the temperature range of 15 K < T < 27 K. It is described as Al_TO(BE)/I_TO( FE) = 10^–15.1 × c_Al^0.84 × e^5.9meV/kT.

     

CaAl3BO7：RE(RE=Ce,Gd,Tb)中稀土离子的光谱特性

采用固相反应法合成了CaAl₃BO₇RE(RE=Ce,Gd,Tb),研究了Ce³⁺,Gd³⁺和Tb³⁺的光谱特性。发现铈离子周围存在较强的晶场,使基态的4f能级劈裂较大,从而导致铈离子的特征发射峰重叠较大;Ce³⁺的5d能级明显低于Gd³⁺的⁶I、⁶P能级;Ce³⁺和Tb³⁺之间存在有效的能量传递。     

多孔硅/多孔氧化铝与PVK复合光致发光特性

用旋涂法实现了多孔硅、多孔氧化铝与聚乙烯咔唑(PVK)的复合,研究了多孔硅／PVK、多孔氧化铝／PVK复合体系的光致发光性能。PL谱的测试发现,多孔硅／PVK复合体系的PL谱同时具有多孔硅和PVK的发射峰。此外,在485nm的位置出现了一个新峰,讨论了这个峰的来源。而多孔氧化铝与PVK复合后,没有产生新的峰。但多孔氧化铝与PVK复合后,由于多孔氧化铝纳米孔的纳米限制效应使PVK的发光峰出现大幅度蓝移。从多孔硅与多孔氧化铝发光机制的不同出发,讨论了多孔硅、多孔氧化铝与PVK复合后产生不同结果的原因。     

Photoluminescence quenching of porous silicon by noble metal adsorbates

Ｐｈｏｔｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ ｑｕｅｎｃｈｉｎｇ ｏｆ ｐｏｒｏｕｓ ｓｉｌｉｃｏｎ ｂｙ ｎｏｂｌｅ ｍｅｔａｌ ａｄｓｏｒｂａｔｅｓ￥ＧＵＯＨｅｎｇｑｕｎ（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓ，ＨｕａｑｉａｏＵｎｉｙｅｒｓｉ...