多量子阱结构GaN光致发光谱温度变化特性研究

【目的】研究金属有机物气相外延制备的多量子阱结构 Ga N 材料的变温光致发光谱,探讨多量子阱结构 Ga N 的发光机制。【方法】对样品 进 行 变 温 光 致 发 光 谱 测 试,从 发 光 强 度 和 发 光 峰 位 两 个 角 度 研 究 样 品 的 发 光 机 制。【结 果】在10~300K温度范围内光致发光谱共有4个发光峰,温度为10K 时观察到的发光峰峰值波长分别位于355,369和532nm,100K 时出现峰值波长为361nm 的新发光峰。【结论】分析认为位于355,361,369和532nm 的多峰发光结构分别与激发光源、激子发光、带边发光、量子阱发光和黄带发光相关。361nm 附近带边发光光子能量与温度的变化规律与 Van-shni经验公式吻合,369nm 附近量子阱发光峰峰位随温度变化呈“S”型。
     

GaN基量子阱蓝光LED的光学特性研究

在5.6K和300K温度下,Ga N基量子阱蓝光LED的光致发光谱表现出不同的发光特性。分析结果表明:5.6K温度下,量子限制斯塔克效应是Ga N基量子阱蓝光LED的光致发光谱变化的主要原因;300K温度下,非辐射复合首先影响Ga N基量子阱蓝光LED的光致发光谱,非辐射复合被屏蔽后,量子限制斯塔克效应成为Ga N基量子阱蓝光LED的光致发光谱变化的主要原因。     

GaN掺杂Er~(3+)纳米颗粒的电子结构及光学性能分析

采用Material Studio软件模拟GaN掺杂稀土元素Er⁽³⁺⁾浓度在6.25%下的晶格结构,分析了掺杂GaN的光学特性,结论表明,掺杂后的GaN具有较好的发光性能.同时,实验上用氨还原法制备了3组掺杂GaN∶Er(3+)浓度在6.25%下的晶格结构,分析了掺杂GaN的光学特性,结论表明,掺杂后的GaN具有较好的发光性能.同时,实验上用氨还原法制备了3组掺杂GaN∶Er⁽³⁺⁾纳米颗粒.3组样品的X射线衍射结果均显示样品结构为六方纤锌矿结构,利用Scherrer公式,计算得到3组样品GaN∶Er(3+)纳米颗粒.3组样品的X射线衍射结果均显示样品结构为六方纤锌矿结构,利用Scherrer公式,计算得到3组样品GaN∶Er⁽³⁺⁾纳米颗粒的平均晶粒大小为25.9nm;测量了3组样品的GaN∶Er(3+)纳米颗粒的平均晶粒大小为25.9nm;测量了3组样品的GaN∶Er⁽³⁺⁾纳米颗粒的室温光致发光谱,获得了样品在可见光区(位于375(3+)纳米颗粒的室温光致发光谱,获得了样品在可见光区(位于375⁶50nm)的3个发光峰并对3组样品进行分析比较,分析了样品520nm的激发光谱.由光致发光谱得到的3条发光峰表明所制备的GaN∶Er650nm)的3个发光峰并对3组样品进行分析比较,分析了样品520nm的激发光谱.由光致发光谱得到的3条发光峰表明所制备的GaN∶Er⁽³⁺⁾具有较好的光学性能.理论和实验上确定了稀土E(3+)具有较好的光学性能.理论和实验上确定了稀土E⁽³⁺⁾离子掺杂GaN纳米颗粒的较合适的掺杂浓度为6.25%.     

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。     

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     

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.     

硅衬底上多层Ge/ZnO纳米晶薄膜的制备及光学特性

采用射频磁控溅射技术和快速热退火方法在Si(100)衬底上制备多层Ge/ZnO纳米晶薄膜.Ge纳米晶的大小随着退火温度的增加,从2.9nm增加到5.3nm.光致发光谱测试发现两个发光峰,分别位于1.48,1.60eV左右.研究发现:位于1.48eV处的发光峰来源于ZnO相关的氧空位或富锌结构的缺陷发光,位于1.60eV处的发光峰随着退火温度的增大向短波长移动,该发光峰应该来源于GeO发光中心.     

量子阱混杂对AlGaInP/GaInP有源区光致发光特性的影响

研究了不同扩散温度下Zn杂质扩散诱导量子阱混杂对AlGaInP/GaInP有源区发光特性的影响规律。当扩散时间为20 min时随着扩散温度从520℃升高到580℃,激光器外延片扩散窗口处的光致发光谱波长蓝移量从13 nm增加到65 nm,且相对发光强度减小,但PL谱的半高宽变化复杂,既有增加又有减小。较高温度和较长时间的扩散条件会对有源区的发光特性造成灾变性破坏。     

CdS_xSe_(1-x)量子点异常的变温光致发光谱特性研究

采用一种简单的旋涂热蒸发方法在InP衬底上制备出CdSxSe1-x量子点.利用变温光致发光谱(温度范围:10～300K)研究CdSxSe1-x量子点的光学特性.在温度为180～200K范围内,光致发光谱的积分强度随温度升高呈现出一种异常现象.当温度由10K升至300K时,带隙能红移61.34meV.根据Vegard定律,由X射线衍射数据和室温光致发光谱峰位能量计算得到CdSxSe1-x量子点中S和Se的成分比为0.9:0.1.此外,通过光致发光谱峰位能量和曲线拟合得到CdS0.9Se0.1量子点材料Varshni关系参数为:α=(3.5±0.1)10-4eV/K,β=(210±10)K.     

碳纤维/ZnO复合材料的制备和性能研究

通过对碳纤维表面进行修饰,利用低温液相沉淀法制备了碳纤维/ZnO复合材料并对其结构、形貌和发光性能进行了研究.结果显示,样品的紫外-可见吸收峰约为376nm,相应的带隙宽度约为3.30eV.由样品的荧光光谱得出,样品除了具有位于384nm的微弱的近带边紫外发光峰之外,还有位于597nm的强的绿光发光带.样品经过退火之后,绿光峰降低.这可能归于ZnO中氧空位的减少.通过对原始样品和经过退火处理样品的荧光光谱的研究得出,样品的绿光发射归于氧空位.     

含纳米硅氧化硅薄膜的多峰光致发光研究

采用γ射线辐照含纳米硅的氧化硅薄膜,测量了其辐照前后的光致发光谱.用Gauss函数对各发光谱进行了拟合,结果表明各光谱都是三峰结构.γ辐照后,除原有的2个位于800 nm(1.55 eV)和710 nm(1.75 eV)的发光峰峰位几乎未变之外,位于640 nm(1.94 eV)的肩峰被一个很强的580 nm(2.14 eV)的新峰遮盖.根据实验现象与光谱分析,可以认为含纳米硅的氧化硅薄膜的光发射主要来自电子-空穴对在SiO2层发光中心上的辐射复合.     

一种量子阱结构发光器件的模拟与分析

基于Slivaco公司的TCAD软件构建一种新型量子点发光器件,以GaN基底作为电流传输层,在InGaN量子阱中植入InN量子点,并对该器件的电致发光特性进行了仿真.得到了该器件的伏安特性曲线、电致发光光谱曲线,以及量子点尺寸对其发光光谱的影响.仿真结果表明,在外加电压超过3.2V时,发光层的电子和空穴会产生强烈的复合发光;从0.1~2nm改变量子点的尺寸,发射峰从461nm移至481nm,红移了20nm,从2~10nm改变量子点尺寸,光谱基本没有变化.     

n型GaN薄膜输运性质与发光研究

系统研究了掺Si的n型GaN的表面形貌、电学性质和光学性质。GaN薄膜采用金属有机化学气相沉积系统（MOCVD）制备,通过选择不同掺杂流量的siH4,使n型载流子浓度变化范围为3×10^16-5．4×10^18cm^-3。原子力显微镜研究发现随掺杂浓度的增加样品表面形貌变粗糙,表面位错坑密度增加,表明了晶体质量下降。变温霍尔效应获得载流子浓度随温度的变化曲线（n-1/T）,拟合得到不同Si掺杂量下,Si杂质在GaN中的电离激活能在12～22meV之间变化,它是施主波函数的相互作用增强所造成。通过研究迁移率随温度（μ-T）的关系曲线,认为载流子输运过程受不同温度下的散射机制影响。光致发光谱研究了室温下GaN薄膜带边发光和黄带,发现带边发光峰的移动是伯斯坦-莫斯效应和能带重整化效应共同作用的结果,并拟合得到了能带收缩效应系数-1．07×10^-8eV／cm,指出黄带的产生和变化与不同Si掺杂浓度下Ga空位的浓度相关。     

多孔硅的发光

用电化学腐蚀的方法成功地制备出多孔硅系列样品,这种材料具有室温下肉眼可见的红色发光。波段分布在550-900nm之间的带状光谱,半宽度为0.31eV,峰值波长位于700nm附近。随着测量温度的升高,发光峰位兰移,发光强度随温度的变化呈指数变化规律。实验结果表明,多孔硅的发光是局域在量子线上激子的辐射复合。     

溶胶-凝胶法制备纳米ZnO薄膜光致发光特性研究

采用溶胶-凝胶(Sol-Gel)旋涂法在Si(100)衬底上制备ZnO薄膜,利用X射线衍射(XRD)、光致发光谱(PL)等手段分析所得ZnO薄膜的晶体结构和发光特性。着重研究了ZnO薄膜发光特性,结果表明,ZnO薄膜在室温下均有较强的紫外带边发射峰,与缺陷有关的可见发射带很弱。在低温下,PL谱主要有290nm、335nm、370nm三个发射峰组成,且三峰随温度降低变化规律一致,可能来自自由激子声子伴线。     

Zn1-xCdxSe/ZnSe多量子阱光伏效应研究

测量以GaAs为衬底的Zn1-xCdxSe／ZnSe应变层多量子阱在不同温度下（18～300K）的光伏谱，研究Zn1-xCdxSe／ZnSe多量子阱的光伏效应和带间激子跃迁，实验结果表明，Zn1-xCdxSe／ZnSe量子阱具有显著的量子限制效应，从18K直至室温，都能观测到清晰的激子跃迁峰，说明Zn1-xCdxSe／ZnSe是制作室温下工作的蓝绿激光器等发光器件的合适材料。     

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.     

基片温度对ZnO薄膜结构和发光性能的影响

采用对靶直流反应磁控溅射方法,在不同温度的Si (100)基片上制备了一系列的ZnO薄膜.利用X射线衍射仪和荧光分光分度计对ZnO薄膜的结构和发光性能进行了研究.结果表明:所有的ZnO薄膜都具有六角纤锌矿结构,且都表现出了(002)织构.随基片温度增加,ZnO薄膜结晶质量提高,其颗粒尺寸单调增加,并且薄膜应力状态发生改变,由压应力转变为拉应力.同时光致发光谱实验结果表明:室温沉积的ZnO薄膜出现了365 nm和389 nm的紫外双峰,并且出现了弱的蓝光发射带.随着基片温度升高到350℃,365 nm附近的紫外峰红移到373 nm,并且强度增强,而389 nm处的紫外峰强度明显减弱.当基片温度增加到500℃时,373 nm的发光峰强度减弱并蓝移到366 nm处,蓝光带强度减弱并红移到430 nm～475 nm处,并且出现了396 nm的近紫峰.     

ZnS量子点/聚氨酯纳米复合材料的荧光光谱研究

摘要：合成了高水溶性ZnS半导体量子点(QDs)及ZnS量子点/聚氨酯(PU)纳米复合材料。制备了用巯基丙酸(MPA)表面改性的ZnS量子点溶胶,再利用铸膜法得到了ZnS量子点/聚氨酯(PU)纳米复合膜。根据Brus模型和透射电镜分析可知,70 ºC下回流得到的ZnS量子点的尺寸为4-6 nm。荧光光谱表明,提高反应温度可显著提高ZnS量子点的发光强度;位于400 nm左右的发光带属于束缚态或受限态发光,而不是带边发光,这起因于束缚态载流子(电子和空穴)的辐射再结合; ZnS量子点/聚氨酯纳米复合材料的荧光光谱特性表明,复合材料中ZnS量子点的尺寸分布没有受到太大影响,不过发光带从400 nm蓝移到360 nm左右。     

荧光体Zn4B6O13及Zn4B6O13:Mn2+的长余辉发光性质

该文采用高温固相法合成了新型蓝紫色Zn4B6O13和黄绿色Zn4B6O13:Mn2+长余辉材料。通过XRD、荧光发射和激发光谱、余辉发射光谱与衰减曲线、色坐标和热释光谱测试手段对Zn4B6O13和Zn4B6O13:Mn2+进行了结构与发光性质表征。Zn4B6O13呈现两个荧光发射峰,与余辉发射基本一致,分别位于350 nm和430 nm附近。余辉持续时间约30 min。Zn4B6O13:Mn2+的荧光和余辉发射峰位于540 nm附近。热释光谱测试结果显示,基质至少存在三种缺陷中心,相应的热释发光峰分别位于345 K,405 K和530 K附近。其中,室温附近的两个低温峰相对应的陷阱中心是导致材料产生紫色和蓝色余辉发光的主要原因。Zn4B6O13:Mn2+样品的热释主峰位于350 K附近,它是导致黄绿色余辉产生的主要原因。