铌酸锂的光致发光研究进展

铌酸锂（LiNbO3）优良的电光、声光、压电、铁电和非线性光学特性可用于制备性能优良的频率转换器、固体激光器等，更为重要的是与光发射性能相结合可能成为实现硅基光电子集成技术的重要途径之一．本文介绍了LiNbO3掺杂过渡金属元素、稀土元素和LiNbO3多层结构薄膜的光致发光机理及影响因素，指出了目前LiNbO3光致发光存在的问题，并对其发光性能的应用前景进行了展望．     

含纳米硅粒SiO2薄膜的光致发光

采用RF磁控溅射技术制备含纳米硅的SiO2薄膜.通过对Si-SiO2复合靶的比分进行调节控制,并在不同的温度下进行高温退火得到不同粒径的纳米硅.利用XRD对样品进行分析得出纳米硅的平均粒径;对样品测量光致发光谱,其发光峰分别位于361 nm和430 nm,比较发现光致发光的峰位随比分的改变有微小的蓝移.文中对发光机理进行初步讨论.     

含纳米硅氧化硅薄膜的光致发光特性

利用射频磁控溅射复合靶技术,通过调节复合靶的百分比制得富硅的氧化硅薄膜,并在不同的温度下退火,制得含纳米硅的氧化硅薄膜.通过Raman谱的测量,计算出800℃退火的薄膜中纳米硅晶粒的平均尺寸为5.6 nm,用X射线衍射测量同样的样品得出其粒径为6.0 nm.在室温下测量光致发光(PL)谱,探测样品的峰位为360 nm,并结合光致发光激发谱(PLE),研究相应的激发与发光中心.     

GaP1-χNχ混晶（χ-0．24％～3．1％）发光复合机制的研究

利用变温光致发光(PL)谱研究了一系列GaP1-χNχ混晶的发光复合机制．GaP1-χNχ混晶的PL谱从低组分的NN对束缚激子及其声子伴线到高组分杂质带发光的特征，表现出明显的带隙降低的趋势．测量结果显示，在组分χ≥0．24％的样品的发光谱中NN1能量之下已经开始出现几个新的束缚态，在低组分的混晶中，只存在一种激活能，仍然保持有束缚激子的特征；而在高组分样品(χ≥0．81％)中存在两种激活能．高组分样品一方面仍保留有束缚激子的特征．另一方面也表现出新的发光机制．     

不同衬底生长ZnO薄膜的结构与发光特性研究

采用射频磁控溅射方法分别在蓝宝石(Al2O3)(0001)和硅(100)衬底上制备ZnO薄膜．通过X-光衍射测量与分析表明两者都沿C轴方向生长，在Al2O3衬底上的ZnO薄膜结晶质量优于在Si衬底上的薄膜样品．然而，由原子力显微镜观测发现在Al2O3衬底上的薄膜晶粒呈不规则形状，且有孔洞，致密性较差；而在Si衬底上的ZnO薄膜表面呈较规则的三维晶柱，致密性好．光致发光测量表明，不同衬底上生长的ZnO薄膜表现出明显不同的发光行为．     

高响应度倍增型碳纳米管-有机红光探测器

采用溶液旋涂方法将单壁碳纳米管与有机红光材料结合并制作出红光探测器,研究了单壁碳纳米管对PBDTTT-F∶PCBM本体异质结活性层薄膜的影响机理及其红光探测器的光电特性.利用原子力显微镜,荧光光谱和紫外-可见吸收光谱等方法对器件进行性能表征及优化.当单壁碳纳米管为最优掺入比1.5wt%时,在-1V偏置电压时,红光光照下该探测器响应度为535mA/W,比探测率达到3.8×1012 Jones,外量子效率达到104%.结果表明,将单壁碳纳米管与有机红光材料结合,有利于提高有机共轭聚合物的聚集以及结晶度,增强光吸收,可为活性层提供高迁移率的电荷传导通道,优化薄膜互穿网络形貌.同时,利用碳纳米管的多激子产生效应,使得有机光电探测器的光电性能大大改善,外量子效率超过100%,为无机-有机光电探测器的进一步开发提供参考.     

四角锥氧化锌的制备及其强蓝光发射性质研究

采用热蒸发锌(Zn)粉的方法制备了大量的ZnO纳米棒状和四角锥状结构。用扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱(Raman Spectra)和光致发光谱(PL)对样品进行了形貌,结构和发光特性分析。结果表明:合成的ZnO纳米棒具有良好的晶体结构,直径约100～500 nm,长度约2～5μm,还有一些四角锥状结构。在325 nm波长光激发下,有微弱的391 nm带边紫外发射和很强的488 nm蓝光发射,呈现出纳米ZnO优异的蓝光特性,并对其生长机理和发光机理进行了初步的探讨。     

GaN纳米柱的量子效率研究

主要通过低温和室温变功率光致发光(PL)谱的实验手段,研究了GaN纳米柱和对应薄膜(作为参考)的量子效率表现.实验中发现在室温,激发光功率为0.5mW时,GaN纳米柱的积分PL强度是薄膜的12.2倍,这表明GaN纳米柱具有比薄膜更高的内量子效率和光引出效率.另外,依据高低温积分PL强度比的方法计算得到激发光功率0.5mW时,GaN纳米柱的内量子效率低于薄膜,该计算结果违背由实验现象得到的结果,这表明该内量子效率的计算方法是不合适的,因而建立了一种新模型,得到GaN纳米柱和薄膜的内量子效率比随激发光功率的变化规律,结果表明GaN纳米柱的内量子效率表现显著优于薄膜.     

锗锡薄膜的分子束外延生长及退火研究

无应变锗锡(GeSn)合金在Sn的摩尔组分高于8%时能够转变为直接带隙材料，适合于制备硅基光电子器件.分子束外延(MBE)在高纯度GeSn制备、Sn组分和异质界面的精确调控上具有巨大的优势.然而，由于Sn在Ge中的固溶度低(<1%)、Ge与α-Sn晶格失配大(约14.7%),高Sn组分、应变弛豫直接带隙GeSn薄膜材料的MBE制备仍是一个巨大的挑战.本文综述了MBE制备高Sn组分GeSn薄膜及弛豫GeSn薄膜压应变的相关研究.首先介绍了低温MBE技术外延高Sn组分GeSn薄膜的方法及生长应变弛豫GeSn薄膜的挑战.之后给出GeSn薄膜的快速热退火行为与厚度的依赖关系，基于临界厚度模型捋清了退火过程中GeSn薄膜的应变弛豫与Sn偏析的竞争机制；最后介绍了快速热退火对GeSn薄膜发光特性的影响，提出采用快速热退火制备应变弛豫的Sn组分渐变GeSn异质结，通过载流子自限制增强MBE生长GeSn薄膜的光致发光强度.