激光辅助刻蚀硅锗合金样品生成低维片状结构的PL发光

我们用激光辐照辅助电化学刻蚀法在硅锗合金上形成了多种氧化低维纳米结构,特别是硅锗合金薄膜裂解后生成条形片状结构,其条形片表面有纳米颗粒分布。发现这些纳米颗粒经空气氧化后在波长为760nm和866nm处有较强的光致荧光(PL)峰,高温退火后其PL峰(643nm和678nm)有明显的蓝移。实验结果支持量子受限(QC)发光模型。该项工作为制备硅和锗的强发光材料提供了新的方法。     

激光辐照加工的硅氧化结构的受激发光(英文)

我们用1064nm脉冲激光在硅表面加工出小孔结构,再作高温退火处理形成硅氧化纳米结构,发现该结构在692和694nm波长处有很强的光致受激发光(PL).通过进一步实验发现:该PL发光有明显的阈值表现和光泵线性增强效应,证明该PL发光确实是光致受激辐射.我们提出氧化界面态模型来解释光致受激发光机理,在氧化界面态与价带顶空穴态之间形成粒子数反转.这项工作为硅基上发光器件的光电子集成研发开辟了新的途经.     

多孔硅激光

我们用波长为1064nm的纳秒脉冲激光在硅表面打出小孔结构,然后再做高温退火处理形成了硅的纳米氧化低维结构.在514nm激光泵浦下,发现该结构在700nm和750nm处有很强的受激辐射发光(PL).实验中发现:该PL发光有明显的阈值表现和激光增强效应,证明该PL发光确实是光致受激发射.计算給出氧化界面态模型来解释该光致受激发光机理,其中Si=O和Si-O-S的键合可以产生氧化陷阱态,关键在于该氧化陷阱态与价带顶空穴态之间能够形成粒子数反转.为硅基上激光器件的光电子集成研发开辟了新的途经.     

脉冲激光作用硅锗合金形成多种捕获界面态

用脉冲激光辐照和退火氧化处理在硅锗合金衬底上形成了具有不同界面态分布的氧化低维结构.在这些结构中都有在几个纳米的氧化层中约束了大量的硅和锗的纳米团簇结构,分析这些低维结构所产生的光致荧光(PL)光谱发现,由于氧化条件的不同所生成的这些结构对应的PL光谱无论是强度,还是频率都发生了显著的变化.用量子受限-硅锗与氧化物界面态综合模型解释了样品PL发光的变化.     

脉冲激光作用于硅的受激发光特性

用脉冲激光作用在硅基上产生表面等离子体波,在氧气和空气氛围中加工生成硅氧化量子点结构,有很强的光致荧光(PL)发光,发光效率可达20%;经高温快速退火处理后,在700 nm波长邻域观察到受激发光峰,检测到明显的光学增益和阈值行为,其受激发光峰最窄的半高宽可达0.5 nm。通过第一性原理模拟计算,发现硅氧化量子点结构表面钝化成键的类型与密度是形成受激发光的关键,并由此提出相应的物理模型。     

硅锗薄膜上低维结构的PL发光的物理模型

采用高温氧化（800℃）和激光辐照低温氧化（300℃）的方法以及用激光直接辐照方法,在硅锗合金薄膜上生成锗纳晶。这两种方法所生成的锗纳晶所对应的光致发光（PL）在可见光范围。其中在606nm处有很尖锐的发光峰。经比较发现：低温氧化的样品所对应的PL光谱比高温氧化的PL光谱有明显的蓝移;在606nm处的PL光谱峰位没有变化;高温氧化的样品在606nm处PL光谱的强度明显增强。提出量子受限和锗纳晶与氧化硅的界面态综合发光模型来解释其PL光谱的产生及变化。     

Zn1-xVxO薄膜的透光和发光性能研究

用磁控溅射法制备Zn1-xVxO(x=0,0.05,0.09,0.11,0.13,0.15)薄膜.研究光的透过率和光致发光谱(PL谱).发现随着V的掺杂量的增加,带隙变宽.PL谱上有一蓝光波带(400～480 nm),而且随着V的掺杂量的增加,发光强度增强.     

3C—SiC晶体薄膜的退火特性及其光荧光

采用HFCVD技术,通过两步CVD生长法,以CH4＋SiH4＋H2混合气体为生长源气,在Si衬底上生长3C－SiC晶体薄膜。对所制备的样品薄膜在氮气气氛中分别采取了快速退火和慢速退火处理,并对退火前后的样品进行了光荧光（PL）分析。结果显示,未经退火处理的样品其PL谱为一覆盖整个可见光区域展宽光谱线,主峰位置在520nm附近;经快速退火处理后样品的PL谱在450nm位置附近出现了又一较强峰,再经慢速退火处理后此峰基本消失,但室温PL峰发生红移。比较结果说明快速退火处理极易给3C－SiC晶体薄膜造成应力损伤。     

摻铟氧化铕光学特性的研究

采用溶胶-凝胶制备了非晶氧化铕及摻杂铟离子的氧化铕. 利用X-射线衍射谱、光致发光谱、荧光光谱对其性质进行表征. 铕的5D0 →7FJ(J=0, 1, 2, 4, 5, 6)发射被观测到,并对加入等摩尔分数的铟离子和铕离子,600 ℃退火的样品变温光致发光谱进行了研究. 不同掺杂浓度的非晶Eu2O3在600 ℃退火时的光致发光谱均在615 nm和619 nm处出现强发射,随着掺杂浓度的提高,615 nm处发光增强,619 nm处发光减弱,峰位没有改变,其中以少量掺杂(xIn=0.01)非晶Eu2O3光致发光强度最强.     

射频磁控溅射技术制备Ge-SiO2薄膜的结构和光学特性研究

用射频共溅射技术和后退火的方法，制备出埋入SiO2基质中的Ge纳米晶复合膜(nc-Ge／SiO2)。用XRD对薄膜的晶体结构进行了测试，未经退火的样品呈现非晶状态，600℃退火后的薄膜中开始有Ge纳米晶粒出现。研究了薄膜的Raman散射光谱，发现了其红移和宽化现象。测量了薄膜的光致发光谱，所有样品都在394nm处发出很强的光，随着Ge纳米晶粒的出现，样品有310nm和625nm处的光发出，其强度随晶粒平均尺寸的增大而增强。     

铒离子注入氮化镓的光学活性与缺陷掺杂变化

对100keV、1×1015cm-2的Er离子注入的GaN 退火样品的各项性质进行研究,采取光致发光(室温)、拉曼光谱和卢瑟福背散射对不同的退火样品的微观结构和光学性质进行研究.在退火样品中,均观测到了在1539nm 附近的PL峰.随着退火温度的升高,PL峰强在900℃时达到最大值.RBS结果显示随着温度的升高,Er离子不断扩散,且有部分在表面析出,导致在光学活性位置上的Er离子减少,使PL强度在更高温度下减弱.      

不同激发波长下多孔硅的光致发光研究

采用阳极氧化法腐蚀n型Si(111)片,制备了多孔硅样品.利用荧光分光光度计对样品光致发光和光致发光激发特性进行了研究,发现多孔硅样品的光致发光谱上有2个发光峰,其中心分别位于640 nm和565 nm.基于前人的报道和本实验结果的分析,认为多孔硅的光致发光来源于纳米硅颗粒中光生载流子弛豫到其表面态上然后发生辐射复合.进一步通过实验证明,640 nm处的发光峰与纳米硅颗粒表面的Si-O复合物有关,而565 nm处的发光峰与其它发光中心有关.     

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.     

溶胶-凝胶法ZnO薄膜的制备及性能表征

采用溶胶-凝胶法在玻璃衬底上制备ZnO薄膜, X射线衍射(XRD)结果表明: 晶粒尺寸随退火温度的升高而增大, 与原子力显微镜(AFM)分析薄膜表面形貌的结果相符; UV\|Vis吸收谱线表明, 在ZnO带边吸收的位置出现较强的吸收, 并得到600 ℃退火处理的薄膜禁带宽度为3.23 eV; 室温光致发光谱表明, 所有薄膜均在386.5 nm处出现一个紫外发射峰, 当退火温度升高时, 深能级发射受到抑制.     

溅射含纳米锗氧化硅复合薄膜的光致发光和拉曼特性

采用射频磁控溅射法制备了含纳米锗的氧化硅复合薄膜，在室温下对不同温度退火的样品测量了光致发光谱，其发光峰位均位于580nm，通过对样品所作的拉曼散射光谱的拟合，确定出了样品中纳米锗的尺寸，并发现纳米锗的平均尺寸随温度退火的升高在增大。     

6H-SiC衬底上InN单晶薄膜的RF-MBE生长

采用射频等离子体辅助分子束外延(RF\|MBE)方法在6H\|SiC衬底上制备纤锌矿结构的氮化铟（InN）薄膜. 利用原位X射线光电子能谱测试确定了InN的修正俄歇参数α′=852.76 eV和Wagner图,  InN的铟氮质量比为1.19; 扫描电子显微镜和原子力显微镜测试表明, 外延InN为网状结构, 表面无铟滴; X射线衍射测试表明, 薄膜为单一c轴择优取向生长, 其摇摆曲线半高宽为32.6 弧分; 室温光致发光峰中心位于1 575 nm处.      

Zn缺陷对ZnO薄膜光学特性的影响

采用射频磁控溅射方法在熔石英玻璃衬底上制备了ZnO薄膜．薄膜的X射线衍射（XRD）分析表明样品具有较好的结晶性和良好的C轴取向．光致发光（PL）性能分析发现,分别在398nm和470nm波长出现了较强的发光峰,与ZnO薄膜通常的发光峰位置明显不同．通过分析表明,398nm波长的发光峰是由于导带电子跃迁到Zn空位引起,470nm波长的发光峰是由于间隙Zn电子跃迁到Zn空位上而产生．     

ZnO纳米线膜的可控生长及其量子限域效应研究

针对ZnO半导体低维纳电子/光电子器件中纳米线膜的可控性差及其所导致的特性不稳定问题,利用ZnO纳米籽晶层作为引导层,以实现ZnO纳米线膜的垂直取向生长和尺度分布可控制备,并研究低维量子限域效应对ZnO纳米线膜光电特性的影响机制,利用湿化学法在氧化铟锡导电玻璃上制备ZnO籽晶层,随后利用低温水热法进行ZnO纳米线膜的引导生长,样品的显微结构和物相分析表明,通过调节籽晶热处理温度和生长液浓度能够实现ZnO纳米线直径在10～100nm内可调,籽晶热处理温度对纳米线尺度分布影响尤其显著.室温光致发光(PL)谱测试及分析表明,直径小于20nm的ZnO纳米线薄膜样品的PL谱的近紫外带边发射峰相比于更大直径的纳米线样品发生了明显的蓝移,而且半高宽显著减小.利用量子限域效应理论对PL谱带边发射峰随纳米线的尺度分布发生变化的规律进行了合理分析.