磁控溅射法制备的ZnO薄膜光致发光中心漂移现象研究

利用磁控射频溅射法制备了ZnO薄膜,制备过程中控制不同的氧分压值,并通过采用不同的退火温度获得了系列样品,测定了其光致发光谱。发现样品的主要发光峰位随氧分压增大出现蓝移,随退火温度的升高而发生红移。从导带底到锌缺陷形成的受主能级之间的跃迁可能是产生蓝光发射的原因。     

氧化锌纳米材料的机械法制备及其光学性能研究

采用滚压振动磨在干法室温状态下大批量制备了氧化锌纳米材料,分别利用X射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)和原子力显微镜(AFM)对样品晶体结构和形貌进行了表征.结果表明,ZnO纳米颗粒平均粒径约为60 nm,材料结晶良好,无杂质.室温下光致发光(PL)谱显示,在390 nm处有近带边紫外发射峰,这属于激子态发光;同时,在510 nm处有较弱的绿光发射峰,而强度最强的是位于648 nm处的红光发射峰,这两种发射属于表面缺陷态发光.UV-Vis吸收光谱表明,产物在紫外区有很强的紫外吸收,吸收峰出现了蓝移现象,这种蓝移验证了材料存在键断裂等表面缺陷态.Raman光谱表明非极性光学声子模位于437.6com-1处,纵向光学模(LO)峰位于583.6 cm-1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．     

热处理温度对AlP/SiO_2纳米复合材料发光的影响

对不同温度热处理的xAlP/1 0 0SiO2 纳米复合材料的光致发光进行了研究 .结果表明 ,50 0℃热处理的样品光致发光谱只有位于 585nm附近的发光峰 ,它来源于表面态和缺陷复合发光 .6 0 0℃热处理的样品有两个发光峰 ,分别位于 585nm和6 35nm附近 .分析认为 ,6 35nm处的发光是被弛豫至表面态的电子和空穴通过隧穿复合发光 ;材料热处理温度的提高有利于晶粒的生长 ,从而使表面态和缺陷发光明显减弱 ,出现另一由于隧穿复合产生的发光峰     

掺稀土元素Eu的MgSO4热释发光谱研究

研制了CaSO4:Eu和MgSO4:Eu磷光体,测量了^60Coγ射线辐照后的热释光三维发光谱。测得CaSO4:Eu发光谱中有一个峰温为144℃,波长在390nm处Eu^2 离子能级跃迁产生的主发光峰。MgSO4:Eu同样有一个Eu^2 离子产生的主发光峰,峰温在146℃。但波长在440nm。同时还观测到Eu^3 的能级跃迁产生的波长为590nm和620nm,峰温约在145℃,190℃,260℃和360℃的4个强度较弱的发光峰。它们的峰值分布与MgSO4:Dy的发光峰基本相同。结果表明,Eu^3 在不同硫酸盐中发光谱波长基本相同,而Eu^2 离子在不同硫酸盐中发光谱的波长与该材料的阳离子半径成反比。     

非晶掺氧氮化硅薄膜中N-Si-O发光缺陷态的研究

在室温下利用等离子体增强化学气相淀积(PECVD)方法制备出非晶掺氧氮化硅(a-SiN_x∶O)薄膜.通过改变硅烷(SiH_4)和氨气(NH_3)流量比R,可实现薄膜光致发光(PL)峰位在2.06~2.79eV可见光能量范围内的波长调制.光吸收谱中光吸收峰位与PL峰位重叠,表明薄膜发光来源于光吸收边以下0.65eV左右处的缺陷态.通过对傅里叶变换红外光谱(FTIR)的键浓度分析和X射线光电子能谱(XPS)Si 2p峰的分峰拟合,发现薄膜PL强度的增强与N-Si-O键合浓度的升高紧密相关.R=1∶4时,PL强度与N-Si-O键合浓度同时达到最大.进一步证明了a-SiN_x∶O薄膜中的发光缺陷态与N-Si-O键合结构密切相关.此外,PL峰位随流量比R的增大而发生红移的现象可能源自于N-Si-O组态转变造成的缺陷态密度最大位置处的能级偏移和光学带隙变窄引起的价带顶上移.     

稀土离子掺杂LaAlO_3:RE(RE=Dy~(3+),Ho~(3+),Er~(3+))荧光粉的发光性能

采用溶胶凝胶法合成La_(1-x)AlO_3:xRE(RE=Dy~(3+),Ho~(3+),Er~(3+))荧光粉,对样品进行X射线粉末衍射(XRD)、透射电镜(TEM)以及荧光光谱(PL)等表征,探讨稀土离子的掺杂浓度对样品发光性能的影响。研究结果表明,合成的样品为三方晶体结构。在λex=354nm光激发下,Dy~(3+)位于482nm和576nm处的两个发射尖峰,分别归属于4F9/2→6 H15/2和4F9/2→6 H13/2的能级跃迁;在λex=454nm光激发下,Ho~(3+)位于545nm处的发射峰,归属于(5S2,5F4)→5I8的能级跃迁;而在λex=381nm光激发下,Er~(3+)在535nm和549nm的两个尖锐峰,分别归属于2 H11/2→4I15/2和4S3/2→4I15/2的能级跃迁。在合成的样品中,Dy~(3+)的最佳掺杂浓度为x=0.01,荧光体发射白光,Ho~(3+)与Er~(3+)的最佳掺杂浓度均为x=0.015,荧光体均发射绿光。     

Y1.9SiO5:Tb3+0.1发光材料的制备及其发光性能研究

采用溶胶-凝胶法制备Y1.9SiO5:Tb3+0.1发光材料,并在250～1000℃不同温度下进行煅烧.通过对此样品在不同温度下激发光谱、发射光谱、红外光谱以及X衍射图谱进行研究,发射谱中625nm、587nm、545nm、442nm处显示了Tb的5D4-7Fj(j=3,4,5,6)的特征跃迁,491nm处显示了5D3-7F6的特征跃迁.红外和X衍射图都显示500℃是样品从无定形到晶形的温度变化点,800℃时晶体稳定且晶形最好.无定形态时样品的荧光强度随温度升高而降低,而晶态时其荧光强度随温度变化趋势正好相反.说明无定形态时,Tb3+主要处于无反演中心格位;而在晶态结构中,Tb3+主要处于反演中心格位.     

Y1.9SiO5:Tb3+0.1发光材料的制备及其发光性能研究

采用溶胶-凝胶法制备Y1.9SiO5:Tb3+0.1发光材料,并在250～1000℃不同温度下进行煅烧.通过对此样品在不同温度下激发光谱、发射光谱、红外光谱以及X衍射图谱进行研究,发射谱中625nm、587nm、545nm、442nm处显示了Tb的5D4-7Fj(j=3,4,5,6)的特征跃迁,491nm处显示了5D3-7F6的特征跃迁.红外和X衍射图都显示500℃是样品从无定形到晶形的温度变化点,800℃时晶体稳定且晶形最好.无定形态时样品的荧光强度随温度升高而降低,而晶态时其荧光强度随温度变化趋势正好相反.说明无定形态时,Tb3+主要处于无反演中心格位;而在晶态结构中,Tb3+主要处于反演中心格位.     

热处理温度对AIP／SiO2纳米复合材料发光的影响

对不同温度热处理的xAlP/100SiO2纳米复合材料的光致发光进行了研究。结果表明,500℃热处理的样品光致发光谱只有位于585nm附近的发光峰,它来源于表面态和缺陷复合发光,600℃热处理的样品有两个发光峰,分别位于585nm和635nm附近。分析认为,635nm的发光是被弛豫至表面态的电子和空穴通过隧穿复合发光;材料热处理温度的提高有助于晶粒的生长,从而使表面态和缺陷发光明显减弱,出现另一由于隧穿复合产生的发光峰。     

Silicon dots films deposited by spin-coating as a generated carrier addition layer of third generation photovoltaics

In this work, silicon ink composing of silicon powder and zinc oxide solution was formulated and spin-coated on quartz and n/p-Si substrates followed by drying the films under atmosphere at the temperature of 550°C. The results showed that this top-addition layer could be the highly promising layer for photo-generating carriers in third-generation photovoltaics to enhance blue-light absorption. X-ray diffraction and scanning electron microscopy techniques were used to study the presence of silicon and zinc oxide nano-crystallites. The thin films consisting of different energy bandgap of Si nanocrystals(～100 nm) with narrow bandgap and spherical Zn O:Bi nanocrystal(～20 nm) with wider bandgap could be obtained from the evidence of bandgap enlargement. The band gaps of the thin films were tunable by adjusting silicon dots density in Zn O:Bi film. Energy upshift of light absorption edge depended on the silicon dots density was observed in the range 1.6–3.3 eV related band gap enlargement by Tauc plot. Under illumination, a high photocurrent gain of the thin film comprised of low Si dots density coated on a quartz substrate was about 10~3 times higher compared with its dark current. This result is agreeably explained in terms of its lower superficial trap states at the interface between silicon and zinc oxide matrix. The composite layer can be applied to a third-generation solar cell with the efficiency 1.50% higher than that with a typical crystalline-Si solar cell.     

等离子增强型化学气相淀积氮化硅的淀积

等离子增强型化学气相淀积（ＰＥＣＶＤ）氮化硅是目前器件唯一能在合金化之后低温生长的氮化硅．本文研究了各种波积参数对薄膜性能的影响，提出了淀积优质氮化硅钝化膜的条件，对折射率随生长速率而变化给出了新的解释．     

化学腐蚀法制备发光硅纳米颗粒

用硝酸和氢氟酸的混合酸液腐蚀普通硅粉,经过超声空化作用,分别在去离子水、无水乙醇中制备出硅纳米晶颗粒.硅纳米颗粒的平均粒径约为2 nm,它们或单独存在,或包裹于非晶态物质中.在320 nm的光激发下,硅纳米颗粒的悬浮液在390 nm处呈现一明显的紫外发光峰,理论分析证明该发光峰与硅量子点的量子限制效应有关.     

溅射法制备的ZnO薄膜的光发射

报道了用射频磁控溅射法在硅衬底上制备出具有好的(002)择优取向的多晶ZnO薄膜，在514nm处观察到显著的单色绿光发射峰；且随着氧分压的增加，绿光发射峰的强度减弱．经真空中退火该发射峰增强；而在氧气中退火该发射峰强度减弱．该发射峰强度依赖于氧分压的事实表明：514nm绿光发射峰与ZnO薄膜中的氧空位缺密切相关，认为它来自于氧空位缺陷深施主能级上的电子到价带顶上的跃迁．     

氧化法在石英衬底上制备氧化钒薄膜及氧化过程和性能的研究

采用直流溅射法在石英衬底上沉积不同厚度的金属钒(V)膜,在空气氛围中进行不同温度热氧化处理获得性能最佳的退火温度和薄膜厚度。用X射线衍射仪(XRD),傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)和X射线光电子能谱仪分别研究了薄膜的晶体结构,红外透射性和表面组分。结果表明:厚度约为100 nm的金属钒膜在空气中370°C下氧化60 min制得VO2含量较高,相变温度45℃,热滞宽度约10℃,高低温光透过率变化41%的氧化钒薄膜。     

管式PECVD工艺对氮化硅薄膜折射率的影响

折射率是反映薄膜成分以及致密性的重要指标, 是检验薄膜制备质量的重要参数,其变化直接影响太阳能电池的转化效率。本文研究了不同射频功率、腔体压强、衬底温度以及硅烷和氨气配比等沉积条件对在太阳能电池上沉积的氮化硅薄膜折射率的影响,分析了氮化硅薄膜折射率随各沉积条件变化的原因。     

晶体硅太阳电池的氮化硅表面钝化研究

为了提高晶体硅太阳电池的光电转换效率，研究了用等离子增强化学气相沉积（PECVD）的SiNx：H作为晶体硅太阳电池的表面钝化及减反射膜对电池性能的影响，并采用不同的工艺路线制备了不同类型的电池。实验发现：同SiNx：H比较，SiNx:H/SiO2双层光学减反射结构对晶体硅太阳电池能起到更加有效的表面钝化作用，提高了太阳电池的光电转换效率。基于界面物理，提出了一种新的能带模型，解释了用不同实验方法制作的晶体硅太阳池性能的差异。     

碳化硅薄膜的光学特性研究

采用螺旋波等离子体增强化学气相沉积(HW-PECVD)技术制备了纳米晶碳化硅(nc-SiC)薄膜,利用傅立叶红外吸收谱(FTIR)、X射线衍射谱(XRD)、紫外-可见透射光谱(UV-Vis)和光致发光谱(PL)对薄膜的结构、光学带隙、发光特性等进行了测量和分析.结果表明,所沉积薄膜主要以Si-C键合结构存在,薄膜中包含有立方结构的3C-SiC晶粒,光学带隙2.59 eV,室温下薄膜表现出强的可见蓝色光致发光,发光峰位随氙灯激发波长的增加呈现红移现象,并将此发光归因于量子限制效应作用的结果.     

氮化铝(AIN)薄膜的光学特性研究

研究了宽禁带Ⅲ－Ｖ族化合物半导体氮化铝（ＡＩＮ）薄膜的折射率及其热光特性,采用棱镜──薄膜耦合装置和自动温控光波导测试仪,测出不同温度下氮化铝薄膜的波导特性,利用迭代法可得到ＡＩＮ的折射率与温度变化的关系,并首次测得了ＡＩＮ薄膜的热光特性。     

减压硅外延的混合动力学分析

本文讨论了减压情况下硅外延生长过程的动力学问题,用混合动力学模型分析了压力和温度等参数对生长速率和薄膜淀积厚度均匀性的影响,以及质量输运与表面反应控制相互转变特征,理论分析与实验结果吻合得较好。