氧化纳晶硅的光致荧光

观测到纳晶硅表面上氧化结构在692nm和694nm处的尖锐受激发光。这种辐射是514nm激光泵浦发生的。受激发光峰的半高宽为0．5nm（洛伦兹形分布）。这种特殊的纳晶硅氧化结构是通过激光辐照和退火处理后形成的,只有控制好退火的时间,才能出现强烈的受激发光。解释这种受激辐射的模型已提出,其中多孔纳晶硅与氧化硅界面的陷阱态起着重要的作用。     

氧气中加工生成硅量子点的受激发光

用纳秒脉冲激光辐照加工生成硅量子点结构,经过适当退火后,在605 nm和693 nm处检测到受激发光峰并能观察到有明显的光增益现象和阈值行为。通过在硅量子点表面建立Si-O-Si桥键和Si=O双键键,用第一性原理对氧气中用激光加工的硅基量子点的电子态密度进行模拟计算,结果表明两种键在量子点中都形成局域态,但局域态位置不同。结合理论和实验,得出产生受激发光峰增强效应和阈值行为的主要原因,并提出硅量子点纳米激光这一新思想,量子受限效应决定激光的抽运能级,局域态在导带和价带之间为粒子数反转提供必要条件。     

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。     

退火对硅锗薄膜上低维结构的PL光谱的影响

采用激光辐照的方法在硅锗薄膜样品表面生成微米级小孔,用高精度扫描电镜观察孔内结构,发现片状的纳米结构. 用荧光光谱仪测其光致荧光谱,在705 nm处出现较强的光致荧光谱（PL）. 对片状结构在800 ℃下进行退火20 min后,其PL光谱明显蓝移至575 nm. 退火40 min后,在725 nm处有较宽的PL光谱,同时,在606 nm处有一尖锐的PL光谱. 利用量子受限和纳晶与氧化物的界面态综合模型解释PL光谱的产生.     

二步共振激发钙蒸汽产生的250～400nm紫外受激和相干辐射

本文报道二步共振激发钙原子产生250～400nm波段内一系列紫外辐射的研究结果,分析了辐射产生的机制,确认部分辐射由四波混频过程产生,部分辐射是起始于高三重态的受激辐射,并讨论了高三重态的布居机制.     

硅基低维结构的电子态和光学性质

Canham的文章发表以后，引起了世界范围的研究热潮，目的是实现硅基的集成光电子技术．其中一个主要的研究方向是多孔硅的发光机制．根据各自的实验结果提出了不同的模型：量子限制、表面态复合、硅氧烷及其衍生物、以及声子辅助跃迁等．同时开始了理论计算，方法包括：紧束缚、经验赝势、和基于局域密度泛函的第一原理方法等．大部分理论计算研究的是量子限制对多孔硅和纳米硅晶发光的效应．计算得到的辐射寿命比直接能隙GaAs中激子的长得多，说明量子限制不能完全解释多孔硅的高发光效率．提出了一个经验赝势的同质结模型来计算多孔硅和纳米硅晶的电子结构．多孔硅的波函数用一组体Si波函数展开，它们的波矢满足周期性边界条件．利用简并微扰论计算了S量子线、量子孔、量子阱层和棱柱晶粒的电子态和光跃迁几率(寿命)．用紧束缚集团模型研究了表面键饱和对Si纳米晶体发光的效应．取表面Si原子的悬键与吸附原子之间的相互作用能量Vs为不同的值，代表不同的吸附原子．发现当Vs的绝对值变小时，能隙减小，同时跃迁几率增加约2个数量级．     

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。     

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.     

自发辐射的全量子解释

产生激光的过程是受激辐射的光放大过程。然而,最初的辐射场必须至少有一个光子来引发处于受激态的工作物质。因此从理论上弄清自发辐射过程,了解这些最初由自发辐射过程所产生的光子及其特性是具有一定意义的。本文拟就大多数量子力学教材未能处理好的自发辐射现象,用全量子理论作较详细的处理,从而得出符合实际的全面解释。     

硅场致发射特性的数值模拟

用数值方法求解潭移－扩散模型下半导体基本方程组以及耦合的场致发射方程,对硅的场致发射特性进行数值模拟,模型中包含以往输运方程模型中未考虑的碰撞电离现象,模拟结果表明,当发射电流较大时,硅场致发射主要受体内电子向发射表面输运过程的限制,碰撞电离现象对输运过程有显著地影响。该模型有助于更全面地了解硅场致发射阴极内部的物理状态。     

碳化硅薄膜制备及其场发射特性

采用热丝化学气相沉积法在Si（111）、Ti（101）衬底上制备了SiC薄膜,并利用X射线衍射和傅里叶变换红外吸收光谱（FTIR）对薄膜的结构、成分及化学键合状态进行了分析．XRD结果表明,制备的SiC薄膜呈现3C-SiC结晶相,有很好的择优取向性．HIR谱显示,薄膜的吸收特性主要为Si-C键的吸收,其吸收峰为804．95cm^-1．从原子力显微镜对SiC薄膜表面形貌的测试分析可以看出,样品表面呈规则精细颗粒状结构且薄膜结构致密．此外,在高真空系统中（6．0×10^-4Pa）对生长的SiC薄膜进行场敛发射特性测试,结果表明生长的SiC薄膜具有场致发射特性：样品的开启电压为82．1V／μm,最大电流密度为631．5μA／cm^2．     

Silicon Field Emission Arrays Coated with CN_x Thin Films

0　IntroductionThefieldemissiondisplay (FED) ,whichhasthebenefitsofbothliquidcrystaldisplays (LCDs)andcathoderaytube(CRT)display ,isregardedasaperfectchoiceforthefuturedis plays.Ithasacompactsize,alargeviewingangle,excellentbrightnessandhighpicturequality[1 ] .Thefieldemissionarrays(FEAs) ,whichareformedofarraysofmicro tips,arewidelyusedasthesourceofelectroninFED .Thetopofthetipiswherethestrongestelectricfieldis.Itisalsowheremostoftheemissionelectronscomefrom .Thismadeitpossibleto putel…     

C60偶联多孔硅系统的蓝光发射

用G60作为表面钝化剂，与多孔硅进行偶联．发现当C60偶联多孔硅系统在空气中存储一年后，能够发射460nm左右的强烈蓝光．经过系统的测量和分析，认为蓝光起源的发光中心与SiO2体材料中的“自捕获激子”模型类似．它是由一个氧空位和一个间隙氧组成的，间隙氧同时和相邻的晶格氧形成过氧连接．光激发载流子来自于Si纳米晶粒的核心，辐射复合过程则在多孔硅表面的发光中心进行．进一步的电子束辐照和臭氧辐照实验证明了这个发光中心的存在．从FTIR谱的分析，推测是样品表面Si=O双键的缓慢变化促使了蓝光中心的自发产生．     

硅微尖上金刚石膜的生长

采用微波等离子体方法在硅微尖上生长了金刚石膜，并利用ＳＥＭ和Ｘ射线衍射方法对金刚石膜进行了研究．     

石墨电极制备多孔硅的蓝光发射研究

采用自制的双电解槽、高纯石墨电极,在一定浓度的氢氟酸乙醇溶液中阳极氧化腐蚀硅片制备一定孔隙度的多孔硅．利用荧光分析仪（激发波长250nm）分析了样品的光学特性,在470nm处观测到明显的蓝光发射峰．改变阳极腐蚀电流密度和腐蚀时间,研究腐蚀参数对光学特性的影响,结果表明：改变阳极电流密度和腐蚀时间不能引起470nm处峰位的蓝移或者红移;随着电流密度的增强,波长470nm峰值和半宽积分值先增大后减小;延长腐蚀时间,峰值和半宽积分值不断变大．同时,对实验现象进行了初步的理论解释．     

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.