Au/(SiO2/Si/SiO2)纳米双势垒/n+-Si结构的电致发光研究

利用射频磁控溅射方法 ,在n Si衬底上淀积SiO2 /Si/SiO2 纳米双势垒单势阱结构 ,其中Si层厚度为 2至 4nm ,间隔为 0 .2nm ,邻近n Si衬底的SiO2 层厚度固定为 1.5nm ,另一SiO2 层厚度固定为 3nm .为了对比研究 ,还制备了Si层厚度为零的结构 ,即SiO2 (4.5nm) /n Si结构 .在经过 6 0 0℃氮气下退火 30min ,正面蒸上半透明Au膜 ,背面也蒸Au作欧姆接触后 ,所有样品都在反向偏置 (n Si的电压高于Au电极的电压 )下发光 ,而在正向偏压下不发光 .在一定的反向偏置下 ,电流和电致发光强度都随Si层厚度的增加而同步振荡 ,位相相同 .所有样品的电致发光谱都可分解为相对高度不等的中心位于 2 .2 6eV(5 5 0nm)和 1.85eV(6 70nm)两个高斯型发光峰 .分析指出该结构电致发光的机制是 :反向偏压下的强电场使Au/ (SiO2 /Si/SiO2 )纳米双势垒 /n Si结构发生了雪崩击穿 ,产生大量的电子 空穴对 ,它们在纳米SiO2 层中的发光中心 (缺陷或杂质 )上复合而发光 .     

Au/SiO2纳米复合薄膜的微结构及光吸收特性研究

用多靶磁控溅射技术制备了Au/SiO2纳米多层薄膜.利用透射电子显微镜以及吸收光谱对Au/SiO2复合薄膜的微观结构、表面形貌及光学性能进行了表征和测试.研究结果表明:单层Au/SiO2薄膜中Au沉积时间小于10s时,分散在SiO2中的Au颗粒随Au的沉积时间的延长而增大;当沉积时间超过10s后,Au颗粒的尺寸几乎不随沉积时间变化,但Au颗粒的形状由网络状结构变为薄膜状结构.[Au(t1)SiO2(600)]×5多层薄膜在540-560nm波长附近有明显的表面等离子共振吸收峰,且吸收峰的强度随Au的沉积时间增加而增强.基于修正后的Maxwell-Garnett (M-G)有效媒质理论,讨论了金属颗粒的形状对等离子共振吸收峰的峰位和强度的影响.模拟的吸收光谱与实验吸收光谱形状、趋势及吸收峰位相符合.     

Au/SiO2纳米多层薄膜的制备及其性质表征

利用多靶磁控溅射技术制备了Au/SiO2纳米颗粒分散氧化物多层复合薄膜.研究了在保持Au单层颗粒膜沉积时间一定时薄膜厚度一定、变化SiO2的沉积时间及SiO2的沉积时间一定而改变薄膜厚度时,多层薄膜在薄膜厚度方向的微观结构对吸收光谱的影响.研究结果表明:具有纳米层状结构的Au/SiO2多层薄膜在560nm波长附近有明显的表面等离子共振吸收峰,吸收峰的强度随Au颗粒的浓度增加而增强,在Au颗粒浓度相同的情况下,复合薄膜光学吸收强度随薄膜厚度的增加而增强.但当金属颗粒的浓度增加到一定程度时,金属颗粒相互接触,没有观察到纳米层状结构,薄膜不显示共振吸收峰特征.用修正后的M-G(Maxwell-Garnett)理论对吸收光谱进行了模拟,得到了与实验一致的结果.     

Au/(SiO2/Si/SiO2)纳米双势垒/n+-Si结构的电致发光研究

利用射频磁控溅射方法,在n⁺-Si衬底上淀积SiO₂/Si/SiO_{2纳米双势垒单势阱结构,其中Si层厚度为2至4nm,间隔为0.2nm,邻近n⁺-S i衬底的SiO2层厚度固定为1.5nm,另一SiO2层厚度固定为3nm.为了 对比研究,还制备了Si层厚度为零的结构,即SiO2(4.5nm)/n⁺-Si 结构.在经过600℃氮气下退火30min,正面蒸上半透明Au膜,背面也蒸Au作欧姆接触后,所 有样品都在反向偏置(n^＋-Si的电压高于Au电极的电压)下发光,而在正向偏压 下不发光.在一定的反向偏置下,电流和电致发光强度都随Si层厚度的增加而同步振荡,位 相相同.所有样品的电致发光谱都可分解为相对高度不等的中心位于2.26eV(550nm)和1.85eV (670nm)两个高斯型发光峰.分析指出该结构电致发光的机制是：反向偏压下的强电场使Au/( SiO2/Si/SiO2)纳米双势垒/n⁺-Si结构发生了雪崩击穿 ,产生大量的电子-空穴对,它们在纳米SiO2层中的发光中心(缺陷或杂质)上复 合而发光. 关键词： 电致发光 纳米双势垒 高斯型发光峰 雪崩击穿}     

a-SiC_x:H/nc-Si:H多层薄膜的室温时间分辨光致可见发光

在等离子体增强化学气相沉积(PECVD)系统中,通过控制进入反应室的气体种类逐层沉积非晶SiCx∶H(a SiCx∶H)和非晶Si∶H(a Si∶H)薄膜,然后经过高温热退火处理,成功制备了晶化纳米a SiCx∶H/nc Si∶H(多晶SiC和纳米Si)多层薄膜。利用截面透射电子显微镜技术分析了a SiCx∶H/nc Si∶H多层薄膜的结构特性。通过对晶化样品的时间分辨光致发光谱的研究,结果表明:随着退火温度的升高,发光峰位置开始出现一些红移现象;当退火温度为900℃时,样品的发光强度和发光衰减时间分别达到最大值和最小值;随着退火温度的继续升高,发光峰位置又开始出现蓝移现象。由此探讨纳米a SiCx∶H/nc Si∶H多层薄膜的发光特性和发光机理。     

C(膜)/Si(SiO2)(纳米微粒)/C(膜)热处理的形态及结构分析

用直流辉光溅射＋真空镀膜法制备了一种新型结构的硅基纳米发光材料－C（膜）／Si（SiO2)(纳米微粒）／C（膜）夹层膜,并对其进行了退火处理,用TEM,SEM,XRD和XPS对其进行了形态结构分析,TEM观察表明：Si(SiO2)纳米微粒基本呈球形,粒径在30nm左右,SEM观察表明：夹层膜样品总厚度约为50um ,膜表面比较平整,致密,400度退火后,样品表面变得凹凸不平,出现孔状结构;650度退火后,样品表面最平整,致密且颗粒均匀,XRD分析表明：制备出的夹层膜主要由SiO2和Si 组成,在C原子的还原作用和氧气的化作用的共同作用下,SiO2和Si含量随加热温度的升高而呈现交替变化;400度时,C的还原作用占主导地位,SiO2几乎全部被还原成了Si,此时Si含量最高;400－650度时,氧化作用占主导地位,Si又被氧化成SiO2,Si 含量降低,SiO含量逐渐上升,在650度达到最高,XS分析表明：在加热过程中,C原子逐渐扩散进入Si(SiO2)_微粒层,在650度与Si反应生成了新的SiC。     

a-SiCx:H/nc-Si:H多层薄膜的室温时间分辨光致可见发光

在等离子体增强化学气相沉积(PECVD)系统中,通过控制进入反应室的气体种类逐层沉积非晶SiCx：H(a-SiCx：H)和非晶Si：H(a-Si：H)薄膜,然后经过高温热退火处理,成功制备了晶化纳米a-SiCx：H／nc-Si：H(多晶SiC和纳米Si)多层薄膜。利用截面透射电子显微镜技术分析了a-SiCx：H／nc-Si：H多层薄膜的结构特性。通过对晶化样品的时间分辨光致发光谱的研究,结果表明：随着退火温度的升高,发光峰位置开始出现一些红移现象：当退火温度为900℃时,样品的发光强度和发光衰减时间分别达到最大值和最小值;随着退火温度的继续升高,发光峰位置又开始出现蓝移现象。由此探讨纳米a-SiCx：H／nc-Si：H多层薄膜的发光特性和发光机理。     

Si／SiNx／SiO2多层膜的光致发光

采用射频磁控溅射法,制备了具有强光致可见发光的纳米Si/SiNx/SiO2多层膜,利用傅立叶红外吸收(FTIR)谱,光致发光(PL)谱对其进行了研究。用260nm光激发得到的PL谱中观察到高强度的392nm(3.2eV)和670nm(1.9eV)光致发光峰,分析认为它们分别来自于缺陷态≡Si-到价带顶和从导带底到缺陷态≡Si-的辐射跃迁而产生的光致激发辐射复合发光。PL谱中只有370nm(3.4eV)处发光峰的峰位会受退火温度的影响,结合FTIR谱认为370nm发光与低价氧化物—SiOx(x<2.0)结合体有密不可分的关系。当SiO2层的厚度增大时,发光强度有所增强,800℃退火后出现最强发光,认为具有较大SiO2层厚度的Si/SiNx/SiO2结构多层膜更有利于退火后形成Si—N网络,能够得到更高效的光致发光。用量子限制-发光中心(QCLC)模型解释了可能的发光机制,并建立了发光的能隙态(EGS)模型。     

磁控溅射法合成纳米β-FeSi2/a-Si多层结构

β-FeSi2作为一种环境友好的半导体材料,颗粒化及非晶化正在成为提高其应用性能和改善薄膜质量、膜基界面失配度的有效途径.利用射频磁控溅射法在单晶Si基体上沉积Fe/Si多层膜,合成纳米β-FeSi2/Si多层结构.通过透射电子显微镜、高分辨电子显微术等分析手段,研究了多层结构和制备工艺之间的相互关系.研究结果表明,采用磁控溅射Fe/Si多层膜的方法,不需要退火就可以直接沉积得到β-FeSi2相小颗粒.β-FeSi2相颗粒尺寸在20 nm以下,小的颗粒尺寸导致发光蓝移,带隙宽度变大,Edg值约为0.94 eV.经过850 ℃的真空退火处理后,β-FeSi2相没有发生改变,颗粒尺寸变大、蓝移效果消失,β-FeSi2相小颗粒的尺寸仍小于100 nm,结构的稳定性较好.     

C(膜)/Si(SiO2)(纳米微粒)/C(膜) 的光致发光性质研究

用直流辉光溅射法结合真空镀膜法制备出了一种“多层三明治结构”的光致发光材料—C(膜 ) /Si(SiO2 ) (纳米微粒 ) /C(膜 )夹层膜 ,然后分别在 40 0、6 5 0和 75 0℃退火 1h .在波长为 2 5 0nm的紫外光激发下 ,刚制备出来未经退火处理的样品具有一个在 398nm (3.12eV)处的紫光宽带PL1峰 .在 6 5 0℃退火后 ,又出现了一个在 36 0nm (3.44eV)附近的PL2 峰 .PL1和PL2 峰形状和峰位与退火温度和激发波长无关 ,但强度却与退火温度和激发波长密切相关 .结合形态结构分析可知 ,紫光PL1峰可用量子限制 -发光中心 (QC LCs)模型进行解释 :即光激发发生在SiO2 微粒内部 ,而光发射源于SiO2 与Si界面上的缺陷中心 .紫外荧光PL2 峰则源自SiC内部的电子 空穴复合发光     

Au/SiO2纳米多层薄膜的制备及其性质表征

利用多靶磁控溅射技术制备了Au/SiO₂纳米颗粒分散氧化物多层复合薄膜.研究了在保持Au单层颗粒膜沉积时间一定时薄膜厚度一定、变化SiO₂的沉积时间及SiO₂的沉积时间一定而改变薄膜厚度时，多层薄膜在薄膜厚度方向的微观结构对吸收光谱的影响.研究结果表明：具有纳米层状结构的Au/SiO₂多层薄膜在560 nm波长附近有明显的表面等离子共振吸收峰，吸收峰的强度随Au颗粒的浓度增加而增强，在Au颗粒浓度相同的情况下，复合薄膜 关键词： 2纳米复合薄膜')" href="#">Au/SiO₂纳米复合薄膜 多靶磁控溅射 吸收光谱 有效介质理论     

纳米β-FeSi2/a-Si多层膜室温光致发光分析

采用射频磁控溅射的方法,在Si(100)基片上制备了纳米β-FeSi2/Si多层结构,利用X射线衍射、透射电子显微镜、光致发光光谱等表征技术,研究了β-FeSi2/Si多层结构的结构、成分和光致发光特性.研究结果表明:利用磁控溅射法得到的Fe/Si多层膜,室温下能够检测到β-FeSi2的1.53 μm处光致发光信号;未退火时多层膜是(非晶的FeSi2+β-FeSi2颗粒)/非晶Si结构,退火后则是β-FeSi2颗粒/(晶体Si+非晶Si)结构;退火前后样品有相同的PL信号强度,说明非晶的FeSi2+β-FeSi2颗粒和β-FeSi2颗粒可以产生同样的发光性能.实验测出1.53 μm处PL信号也进一步证明了非晶FeSi2的半导体性能.     

核/壳结构的ZnS:Mn/SiO_2纳米粒子的制备及发光性质研究

采用溶剂热法制备了Mn离子掺杂的ZnS纳米粒子(ZnS∶Mn),然后利用正硅酸乙酯(TEOS)的水解反应对其进行了不同厚度的SiO2无机壳层包覆。采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)及荧光发射光谱(PL)对样品的结构及光学性质进行了表征和研究。包覆SiO2壳层后,粒子的粒径明显增大并且在ZnS∶Mn纳米粒子表面可以观察到明显的SiO2壳层。XPS测试印证了ZnS∶Mn/SiO2的核壳结构。随着SiO2壳层的增厚,ZnS∶Mn/SiO2的Mn离子的发光先增强后减弱,这是因为SiO2壳层同时具有表面修饰和降低发光中心浓度这两种相反的作用。当壳层厚度(壳与核的物质的量的比)达到5时,发光效果达到最好,其强度达到未包覆样品的7.5倍。     

惰性气体离子注入铝镁尖晶石合成金属纳米颗粒的探索

实验在表面蒸镀了金属(Cu,Au)薄膜的尖晶石(MgAl₂O₄)样品中注入惰性气体离子(Ar,He),随后对注入样品进行了退火处理.在紫外可见光谱上观察到了由于金属纳米颗粒存在引起的较强的表面等离子体共振吸收峰,提供了材料中金属纳米颗粒形成的证据.采用这种方法在材料中引入金属纳米颗粒,发现影响金属纳米颗粒形成的因素除了退火温度外,金属薄膜厚度的影响不可忽略. 关键词： 金属纳米颗粒 离子注入 惰性气体离子 紫外可见光谱     

Ag-Au合金/SiO2复合薄膜的制备与表征

以AgNO3,HAuCl4和正硅酸乙酯为主要原料,利用溶胶-凝胶法和旋涂技术,通过热处理和紫外光辐射还原得到了不同nAg/nAu(1∶0,2∶1,1∶2,0∶1)的Ag-Au合金/SiO2复合薄膜.从扫描电子显微镜和X射线衍射谱的结果可以看出得到的薄膜均匀性好,复合薄膜中合金颗粒的尺寸为10 nm左右.利用紫外-可见分光光谱仪研究了复合薄膜的光吸收性能,结果表明,随着nAg/nAu的降低,吸收峰的位置也由最初的Ag纳米粒子的等离子共振吸收峰430 nm附近,逐渐红移到Au纳米粒子的等离子共振吸收峰605和880 nm附近.从光吸收谱可以看出,nAg∶nAu＝2∶1和1∶2的两个样品分别在515,730 nm附近和550,730 nm附近出现表面等离子共振吸收峰.这表明Au-Ag合金固溶体的形成.     

Au/SiO2纳米复合型材料的光吸收性质

在室温下用离子束溅射沉积工艺在石英基材上生成Au-SiO2复合薄膜。把生成薄膜从500~900℃(分别保温5 min)分五个不同温度进行退火处理。用X光衍射方法(XRD)对薄膜结构进行了测试,得到Au-SiO2纳米复合薄膜未退火(as-dep)和退火后的X射线衍射谱;透射电子显微镜(TEM)观察了经过700℃退火处理复合薄膜中Au粒子在薄膜中分布状态和颗粒大小。用分光计测试薄膜光吸收特性,吸收光谱范围为190~1000 nm,发现退火温度从500~700℃,光谱吸收峰有明显红移存在,而在更高温度吸收峰的位置和强度几乎都不变。这与X射线衍射检测吻合。并用德鲁特(Drude)模型给于理论解释。     

(Au,Si)/SiO2复合纳米颗粒薄膜的光谱特性

采用复合靶共溅射法制备了(Au，Si)／SiO2复合纳米颗粒薄膜样品，并对其荧光谱作了测量．在理论上分别计算了在强限域效应下和弱限域效应下Si纳晶吸收光谱的峰值位置与晶粒尺寸之间的关系，并采用Drude理论计算了Au／SiO2复合体系的吸收峰的峰值位置与微粒尺寸的关系．给出了(Au，Si)／SiO2体系复合薄膜共振吸收峰的位置随Au和Si的掺杂浓度比和微粒尺寸的相关特征．     

Au/SiO2纳米复合薄膜的微结构及光吸收特性研究

用多靶磁控溅射技术制备了Au/SiO₂纳米多层薄膜.利用透射电子显微镜以及吸 收光谱对Au/SiO₂复合薄膜的微观结构、表面形貌及光学性能进行了表征和测试 .研究结果表明：单层Au/SiO₂薄膜中Au沉积时间小于10s时，分散在SiO_{2< /sub>中的Au颗粒随Au的沉积时间的延长而增大；当沉积时间超过10s后，Au颗粒的尺寸几乎 不随沉积时间变化，但Au颗粒的形状由网络状结构变为薄膜状结构.［Au(t1关键词： 尺寸效应 纳米复合薄膜 吸收光谱 有效媒质理论}     

非晶Si/SiO-2超晶格的制备及其光谱研究

用磁控溅射方法在玻璃基底上制备了非晶Si/SiO2超晶格.利用透射电子显微镜 (TEM) 和X射线衍射技术对其结构进行了分析,结果表明,超晶格中Si层大部分区域为非晶相,局域微区呈现有序结构,其厚度由1.8-3.2nm变化,SiO2层厚度为4.0nm.并采用多种光谱测量技术,如吸收光谱、光致发光光谱和Raman光谱技术,对该结构的光学性质进行了系统研究.结果表明,随纳米Si层厚度的减小,光学吸收边以及光致荧光峰发生明显蓝移,Raman峰发生展宽,即观测到明显的量子尺寸效应.     

快速热退火对Co/Si0.85Geo.15肖特基结电学特性的影响

用离子束溅射技术分别在SiO2和单晶Si衬底上沉积了Si1-xGex和Co薄膜.在不同温度下,对Co/Si1-xGex肖特基结进行快速热退火处理(RTA),对处理后的样品进行了表面形貌和电学测量.发现退火温度升高,样品表面粗糙度变大,理想因子也变大,但对肖特基势垒高度(SBH)的影响很小.分析认为,随着退火温度的升高,...