掺铒硅的发光特性及机理

Ｓｉ中掺Ｅｒ是利用Ｅｒ离子的发光来制造Ｓｉ基发光二极管的一条途径,文章对掺Ｅｒ的一些基本物理特性,如铒在硅中的电子结构,电学特性以及光致发光和电致发光的机理等,根据目前研究的进展进行了综合介绍。     

稀土铒离子注入多孔硅的发光

稀土离子Ｅｒ注入多孔硅中．在３５０ｋｅＶ能量，１×１０（１２）～１×１０（１５）／ｃｍ２剂量范围内，注入后的多孔硅仍保持明亮的可见光发射．退火后，在近红外区测到１．５４μｍ附近Ｅｒ（３＋）的特征发射．其发射强度比硅单晶对照样品明显增强，实验表明这增强作用来源于多孔硅的表面发光层．电化学制备过程中在表面层中带入的Ｏ、Ｃ、Ｆ等多种杂质可能是Ｅｒ（３＋）发光增强的原因．     

提高Si基材料高效率发光途径的探索

近来人们对发展硅基光电子学作出了很大的努力。众所周知，如同晶体管是微电子学的核心器件一样，发光器件将是光电子学的关键部件。然而由于硅属间接带隙材料，发光效率比直接带隙的ＧａＡｓ等化合物材料低三个多量级，因此如何在硅基材料系实现高效率发光，已成为发展硅基光电子学的重要课题，它吸收着国际上众多科学、工程家们的巨大兴趣。能带工程的应用可能将提供一条有望的途径。本文总结评述了近几年来在ＳｉＧｅ量子阱能带工程，Ｅｒ３＋离子注入发光中心掺杂工程、直接带隙β—ＦｅＳｉ２材料工程以及热电子跃迁发光带内子能级工程中所取得的重要进展。本文同时对其未来的发展提出了若干设想与展望。     

硅基低维半导体材料

Ｓｉ／Ｇｅ超晶格外延生长技术的发展和纳米硅（ｎｃ－Ｓｉ：Ｈ）多孔硅（ＰＳ）发光现象的发现，引起了们们对硅基低材料的关注，文章简要综述了近年来在Ｓｉ／Ｇｅ超晶格的电子态和光学性质以及ｎｃ－Ｓｉ：Ｈ，ＰＳ的结构和发光机理等方面的研究进展。     

掺稀土离子的CaS：Bi荧光粉的发光性质

采用固相反应法合成了单掺和双掺稀土离子Ｔｍ３＋、Ｅｒ３＋的ＣａＳ：Ｂｉ荧光粉，测定了试样的荧光光谱和有效余辉。与ＣａＳ：Ｂｉ相比，掺入Ｔｍ３＋、Ｅｒ３＋的荧光粉，Ｂｉ３＋特征发射峰４４７ｎｍ增强，有效余辉延长。表明Ｔｍ３＋、Ｅｒ３＋对Ｂｉ３＋在ＣａＳ中的发光产生了敏化作用，Ｔｍ３＋、Ｅｒ３＋在基质晶格中造成了缺隙深能级，讨论了Ｔｍ３＋、Ｅｒ３＋对ＣａＳ：Ｂｉ发光敏化作用的大小和在基质中造成缺隙能级。的深浅。     

21世纪的光学和光电子讲座第二讲 硅基发光材料和器件研究

硅基发光材料和器件是实现光电子集成的关键。文章评述了目前取得较大进展的几种主要硅基发光材料和器件的研究,包括掺饵硅,多孔硅,纳米硅以及Ｓｉ／ＳｉＯ２等超晶格结构材料,展望了这些不同硅基发光材料作为发光器件和在光电集成中的发展前景。     

21世纪的光学和光电子学讲座 第二讲 硅基发光材料和器件研究

硅基发光材料和器件是实现光电子集成的关键．文章评述了目前取得较大进展的几种主要硅基发光材料和器件的研究,包括掺饵硅,多孔硅,纳米硅以及Ｓｉ／ＳｉＯ２ 等超晶格结构材料．展望了这些不同硅基发光材料作为发光器件和在光电集成中的发展前景     

Sol—Gel法和微波辐射法合成亚纳米级Zn2SiO4：Mn^2＋,Er^3＋高效绿色 …

用Ｓｏｌ－Ｇｅｌ法和微小法合成了亚纳米级Ｚｎ２ＳｉＯ４：Ｍｎ＾２＋,Ｅｒ＾３＋高效绿色荧光体,考究了Ｍｎ＾２＋单掺和Ｅｒ＾３＋敏化的荧光体的发光,探讨了掺杂浓度对发光性质的影响,发交Ｅｒ＾３＋可有效敏化Ｍｎ＾２＋的发光。ＳＥＭ表明Ｚｎ２ＳｉＯ４：Ｍｎ＾２＋,Ｅｒ＾３＋的粒度约为１５０～３５０ｎｍ。     

Er3+、In3+等金属离子对多孔硅光致发光性质的影响

用阳极腐蚀的方法制备了多孔硅样品,用电化学方法在多孔硅中注入Ｅｒ＾３＋、Ｉｎ＾３＋等金属离子,并对注入离子后多孔硅的光致荧光光谱进行了研究,结果表明：注入Ｅｒ＾３＋及Ｉｎ＾３＋后的多孔硅在５８８ｎｍ处的妇光峰强度大大增加,同时发光峰稍有展宽。随着离子注入时间的增长,强度继续增加,但当离子溶液浓度一定时,这种增强对时间具有饱和性。     

Sol-Gel法和微波辐射法合成亚纳米级Zn_2SiO_4∶Mn~(2+),Er~(3+)高效绿色荧光体

用Ｓｏｌ－Ｇｅｌ法和微波法合成了亚纳米级Ｚｎ２ＳｉＯ４∶Ｍｎ２＋ ， Ｅｒ３＋ 高效绿色荧光体， 考察了Ｍｎ２＋ 单掺和Ｅｒ３＋ 敏化的荧光体的发光， 探讨了掺杂浓度对发光性质的影响， 发现Ｅｒ３＋ 可有效敏化Ｍｎ２＋ 的发光． ＳＥＭ 表明Ｚｎ２ＳｉＯ４∶Ｍｎ２＋ ， Ｅｒ３＋ 的粒度约为１５０～３５０ｎｍ ．     

硅的可见光发射—通向全硅光电子集成之途

由于Ｓｉ是一种禁带宽度只有１．１ｅＶ的间接带隙材料，其发光效率极低，因此长期以来Ｓｉ被认为是一种不可能用于制作可见光区光电器件的材料．但近一两年才出现的多孔硅光致发光现象，对人们的这种传统概念产生了巨大的冲击，一股多孔硅的研究热潮也正在兴起．本文将结合作者在多孔硅方面的工作，对多孔硅光致发光现象的研究背景、现状和潜在的应用作了较详细的介绍．     

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：     

提高Si基材料高效率发光途径的探索

近来人们对发展硅基光电子学作出了很大的努力。众所周知,如同晶体管是微电子学的核心器件一样,发光器件将是光电子学的关键部件。然而由于硅属间接带隙材料,发光效率比直接带隙的ＧａＡｓ等化合物材料低三个多量级,因此如何在硅基材料系实现高效率发光,已成为发展硅基光电子学的重要课题,它吸收着国际上众多科学、工程家们的巨大兴趣。能带工程的应用可能将提供一条有望的途径。本文总结评述了近几年来在ＳｉＧｅ量子阱能带工程,Ｅｒ３＋离子注入发光中心掺杂工程、直接带隙β—ＦｅＳｉ２材料工程以及热电子跃迁发光带内子能级工程中所取得的重要进展。本文同时对其未来的发展提出了若干设想与展望。     

多孔硅的表面碳膜钝化

报道对多孔硅（ＰＳ）进行碳膜（ＣＦ）钝化处理的结果。红外吸收光谱表明,经钝化处理样品的表面由Ｓｉ－Ｃ、Ｓｉ－Ｎ和Ｓｉ－Ｏ键所覆盖;荧光我谱表明,经钝化处理的样品较未处理的样品发光强度提高４￣４．５倍,且发光峰位明显蓝移;存放实验显示,经钝化处理的样品发光强度稳定、发光峰位不变。这些结果表明正丁胺可以在多孔硅表面形成优良的钝化碳膜,是一种十分有效的多孔硅后处理途径。     

CaxSr1—xS：Bi,Tm,Cu和CaS：Eu荧光材料的研究

所作的一部分工作是对长余辉的荧光材料ＣａｘＳｒ１－ｘＳＢｉ，Ｔｍ，Ｃｕ（ｘ＝０，０．７５，１）进行了研究．ＣａＳ和ＳｒＳ两种基质材料高温互溶后，因为基质的晶体微结构上的变化引起Ｂｉ３＋离子荧光效应的变化，即发光的发射波数发生改变．另一部分工作是对ＣａＳＥｕ加入陷阱机制后发光效应的研究．新的陷阱机制的引进，使得其余辉效应有较大的延长．     

掺铒SiO_x的光致发光特性

利用分子束外延设备生长了掺铒ＳｉＯｘ，观察到铒掺入的同时Ｏ的掺入效率也得到提高．铒可以促进氧的掺入的原因是铒与氧在硅衬底表面反应，以络合物形式掺入硅中，从而提高了硅中氧的浓度．测量了铒在ＳｉＯｘ中的光致发光特性，结果表明掺铒的ＳｉＯｘ的发光强度从１８Ｋ到３００Ｋ仅下降了约１／２，这说明Ｅｒ掺在ＳｉＯｘ中是一种降低发光强度的温度淬灭效应的途径，最后讨论了温度淬灭的机制．     

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：     

稀土离子Eu3+掺杂Y2SiO5晶体的光谱和结构研究

用５１４．５ｎｍ、４８８．０ｎｍ的Ａｒ＾＋激光和４４１．６ｎｍ的Ｈｅ－Ｃｄ激光激发Ｅｕ＾２＋：Ｙ２ＳｉＯ５晶体的获得了一系列窄带荧光谱线,其中双重谱线结构源于Ｅｕ３＾＋离子发光中在该材料中占据两种不等价的非对称光学格位,测得了Ｅｕ＾３＋：Ｙ２ＳｉＯ５的Ｘ射线多晶衍射谱的面间距数据;计算了晶格常数和晶在角度,通过和非掺杂Ｙ２ＳｉＯ５晶体数据的比较,探讨了Ｅｕ＾２＋和Ｙ２ＳｉＯ５格位的相互影响。     

硅基发光材料研究进展

微电子技术是高技术中的关键技术，硅是微电子技术的基础材料，但是硅是一种非发光材料，为了发展光电集成技术，必须大力发展硅基发光材料，多孔硅是一种有希望的硅基发光材料，它表明纳米晶粒中的量子限制效应对光发射是极有效的，随之涌现出一系列量子限制硅基发光材料，为发展光电子集成提供了新的途径。     

氟化铟基玻璃中Er^3＋离子光谱性质的研究

测定了掺Ｅｒ＾３＋氟化铟基玻璃的吸收光谱，激发光谱和荧光光谱，计算了该玻璃的强度参数Ω（ｔ＝２，４，６），给出了Ｅｒ＾３＋离子的发光特性的计算结果，并与掺Ｅｒ＾３＋的氟锆酸盐玻璃做比较，解释了基质玻璃对Ｅｒ＾３＋离子发光特性的影响。