Er离子注入Al2O3光波导薄膜的发光特性研究

采用溶胶-凝胶和离子注入复合工艺在氧化的Sio2/Si(100)基片上制备掺Er3+:Al2O3光学薄膜.900℃烧结,掺Er3+:Al2O3薄膜的相结构是γ-Al,Er)2O3和θ-(Al,Er)2O3的混合物.室温下测量不同注入剂量的掺Er3+:Al2O3光学薄膜的光致发光谱,均获得了中心波长为1.533 pm的发光曲线.900℃烧结制备掺EPr3+:Al23光学薄膜光致发光强度随着注入剂量从0.2×1016 cm-2增加到4×l016cm-2而逐渐增加.而1200℃烧结制备掺Er3+:Al2O3光学薄膜的光致发光强度随着掺杂浓度从0.2×1016 cm-2增加到4×1016grN-2先增加后减小.     

SiO_2:Er和Si_xO_2:Er薄膜室温Er~(3+)1.54μm波长的电致发光

在 n+ -Si衬底上用磁控溅射淀积掺 Er氧化硅 (Si O2 :Er)薄膜和掺 Er富硅氧化硅 (Six O2 :Er,x>1 )薄膜 ,薄膜经适当温度退火后 ,蒸上电极 ,形成发光二极管 (LED)。室温下在大于 4V反偏电压下发射了来自 Er3+的 1 .5 4μm波长的红外光。测量了由 Si O2 :Er/n+ -Si样品和 Six O2 :Er/n+ -Si样品分别制成的两种 LED,其 Er3+1 .5 4μm波长的电致发光峰强度 ,后者明显比前者强。还发现电致发光强度与 Si O2 :Er/n+ -Si样品和 Six O2 :Er/n+ -Si样品的退火温度有一定依赖关系     

纳米硅对掺铒氧化硅电致发光的增强作用

用磁控溅射法在n+-Si衬底上淀积掺铒的富硅氧化硅(SiO2∶Si∶Er)薄膜,并制备了Au/SiO2∶Si∶Er/n+-Si发光二极管,观测到这种发光二极管的1.54μm电致发光强度是在掺铒二氧化硅薄膜上以同样方法制备的Au/SiO2∶Er/n+-Si发光二极管的8倍.在n+-Si衬底上淀积了纳米(SiO2∶Er/Si/SiO2∶Er)三明治结构,其硅层厚度以0.2 nm为间隔从1.0nm变化到4.0nm.在室温下观察到了Au/纳米(SiO2∶Er/Si/SiO2∶Er)/n+-Si发光二极管的电致发光,其电致发光谱可分解成峰位和半高宽都固定的3个高斯峰,峰位分别为0.757eV(1.64μm)、0.806eV(1.54μm)和0.860eV(1.44μm),半高宽分别为0.052、0.045和0.055eV,其中1.54μm峰来源于Er3+发光.当硅层厚度为1.6nm时,3个峰的强度都达到最大,分别是没有硅层的Au/SiO2∶Er/n+-Si发光二极管相应3个峰的22、7.9和6.7倍.     

原位XPS分析Al2O3作为势垒层的Er2O3/Si结构

在超高真空条件下,通过脉冲激光沉积(PLD)技术制作了Er2O3/Al2O3/Si多层薄膜结构,原位条件下利用X射线光电子能谱(XPS)研究了Al2O3作为势垒层的Er2O3与Si界面的电子结构.XPS结果表明,Al2O3中Al的2p芯能级峰在低、高温退火前后没有变化;Er的4d芯能级峰来自于硅酸铒中的铒,并非全是本征氧化铒薄膜中的铒;衬底硅的芯能级峰在沉积Al2O 3时没有变化,说明Al2O3薄膜从沉积到退火不参与任何反应,与Si界面很稳定;在沉积Er2O3薄膜和退火过程中,有硅化物生成,表明Er2O3与Si的界面不太稳定,但随着Al2O3薄膜厚度的增加,其硅化物中硅的峰强减弱,含量减少,说明势垒层很好地起到了阻挡扩散的作用.     

掺Al富Si/SiO2薄膜制备及紫外发光特性研究

采用射频磁控溅射技术制备出掺Al的富Si/SiO2复合薄膜,以不同退火温度对样品进行热处理.对样品进行X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、红外吸收光谱(FTIR)、光致发光(PL)和光致发光激发谱(PLE)检测.结果表明SiO2薄膜中存在纳米Si晶粒,并且含有AlOx成分.室温下,可以观察到位于3.24～3.42 eV的较强紫外光致发光,其发光强度随退火温度和Al含量的变化而变化.分析表明该发光带与SiO2中的氧空位缺陷有关,缺陷分布与纳米Si的形成以及不同Al含量的氧化有关,从而影响薄膜发光强度.     

SiO2/Ta界面反应及其对铜扩散的影响

利用磁控溅射方法在表面有SiO2层的Si基片上溅射Ta/NiFe薄膜,采用X射线光电子能谱(XPS)研究了SiO2/Ta界面以及Ta5Si3标准样品,并进行计算机谱图拟合分析.实验结果表明在制备态下在SiO2/Ta界面处发生了热力学上有利的化学反应:37Ta+15SiO2=5Ta5Si3+6Ta2O5,界面处形成更稳定的化合物新相Ta5Si3、Ta2O5.在采用Ta作阻挡层的ULSI铜互连结构中这些反应产物可能有利于对Cu扩散的阻挡.     

SiO2/Ta界面反应及其对铜扩散的影响

利用磁控溅射方法在表面有SiO2层的Si基片上溅射Ta/NiFe薄膜,采用X射线光电子能谱(XPS)研究了SiO2/Ta界面以及Ta5Si3标准样品,并进行计算机谱图拟合分析.实验结果表明在制备态下在SiO2/Ta界面处发生了热力学上有利的化学反应:37Ta+15SiO2=5Ta5Si3+6Ta2O5,界面处形成更稳定的化合物新相Ta5Si3、Ta2O5.在采用Ta作阻挡层的ULSI铜互连结构中这些反应产物可能有利于对Cu扩散的阻挡.     

LiNbO3/SiO2/Si薄膜的蓝光发射

采用射频磁控溅射方法制备了LiNbO3/SiO2/Si薄膜.通过X射线衍射(XRD)、电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)和傅立叶变换红外吸收光谱(FT-IR)对薄膜的物相、晶体取向和成分进行了表征.采用荧光分光光度计研究了LiNbO3/SiO2/Si薄膜的光致发光.研究结果表明:在280 nm激发光的激发下,LiNbO3/SiO2/Si薄膜在室温下发射470 nm的蓝光,来源于LiNbO3薄膜与SiO2层界面处自捕获激子的辐射复合,发现在SiO2/Si薄膜上生长LiNbO3薄膜调制SiO2/Si薄膜的发光机制.     

超薄高介电Er2O3栅介质薄膜的漏电机理

采用激光分子束外延设备在不同温度下制备了不同厚度的超薄晶态、非晶态高介电Er2O3栅介质薄膜,用X射线衍射和高分辨透射电镜分析了薄膜结构,用HP4142B半导体参数分析仪测试了Al/Er2O3/Si/Al结构MOS电容器的漏电流。XRD谱和HRTEM图像显示400℃以下制备的Er2O3薄膜呈非晶态,400℃到840℃制备的Er2O3薄膜是(111)方向高度择优取向的。电学测试表明：晶态Er2O3薄膜厚度由5.7 nm 减小到3.8 nm,漏电流密度从6.20×10-5 A/cm2突增到6.56×10-4 A/cm2,增加了一个数量级。而厚度3.8 nm的非晶Er2O3薄膜漏电流密度仅为1.73×10-5 A/cm2。漏电流数据分析显示高场下超薄Er2O3薄膜的漏电流主要来自于Fowler-Nordheim隧穿。低场下超薄晶态Er2O3薄膜较大的漏电流是由晶粒边界产生的杂质缺陷引起。     

掺铒Al_2O_3/Si多层薄膜中纳米晶Si的形成和敏化效应

采用脉冲激光沉积制备了掺铒Al2O3/Si多层薄膜,在淀积过程中脉冲激光溅射产生的高能量Er原子渗透进入非晶硅层,并引入了额外的应力,在低退火温度下诱导形成纳米晶Si。利用纳米晶Si作为敏化剂有效地增强了Er3+在Al2O3中的光致发光。样品微观结构和发光强度的关系表明,获得高密度和小尺寸的纳米晶Si和Er3+处于良好的发光环境是实现优化发光的关键,最优化的Er3+发光强度在退火温度为600℃的条件下得到。     

High-Quality$hboxAl_2hboxO_3/hboxPr_2hboxO_3/hboxAl_2hboxO_3$MIM Capacitors for RF Applications

The electrical characteristics of layered$hboxAl_2hboxO_3/hboxPr_2hboxO_3/hboxAl_2hboxO_3$metal–insulator–metal (MIM) capacitors for RF device applications are presented for the first time. This advanced dielectric layer system 4-nm$hboxAl_2hboxO_3/hbox8-nm hboxPr_2hboxO_3/hbox4-nm hboxAl_2hboxO_3$shows a high capacitance density of 5.7$hboxfF/muhboxm^2$, a low leakage current density of$hbox5 times hbox10^-9 hboxA/hboxcm^2$at 1 V, and an excellent dielectric loss behavior over the studied frequency range.     

铅镁锰锑铌多元系压电陶瓷材料

采用先驱体法制备了Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))_A(Mn_(1/3)Nb_2/3))_B(Mm_(1/3)Sb_(2/3))_CZr_DTi_EO_3(PMMSN)铅镁锰锑铌多元系中温压电陶瓷材料。从XRD图谱可以看出,先驱体法容易消除焦绿石相,得到单相钙钛矿材料。实验结果表明,先驱体法制成样品的烧成温度较低,压电和介电性能优良。1100℃烧结样品的性能参数:Qm为2060,k_p为0.55,ε_r为1200,d_(33)为293 pC/N,tgδ为0.45×10~(-2),可用于压电变压器、超声换能器和压电马达等功率型器件。     

复合先驱体法制备铅镁锰锑铌系压电陶瓷材料

采用复合先驱体法制备了Pb(Mg1/3Nb2/3)a(Mn1/3Nb2/3)b(Mn1/3Sb2/3)cZrdTieO3(PMMSN) 铅镁锰锑铌多元系中温烧结压电陶瓷材料。结果表明,相同合成条件下,三组元复合先驱体法和六组元复合先驱体法比四组元复合先驱体法制得样品的钙钛矿相含量更高,在700℃即可得到单纯钙钛矿相材料,且复合先驱体法具有比单一先驱体法(二组元)工艺更加简单、成本更加低廉的优势。性能测试结果表明,三组元复合先驱体法制成样品的性能最佳。1 100℃烧结样品的性能参数:Qm为1 916,kp为0.56,r为1 349,d33为326,tg为0.43?02,可以满足超声马达和压电变压器等应用方面的要求。     

BMN掺杂NBT压电陶瓷的介电特性研究

采用传统陶瓷制备方法,制备了一种新无铅压电陶瓷材料(1-x)Na1/2Bi1/2TiO3-xBi(Mg2/3Nb1/3)O3.研究了Bi(Mg2/3Nb1/3)O3掺杂对(Na1/2Bi1/2)TiO3陶瓷晶体结构、弥散相变与介电弛豫行为的影响.X-射线衍射(XRD)分析表明,在所研究的组成范围内陶瓷材料均能形成纯钙钛矿固溶体.材料的介电常数-温度曲线显示陶瓷具有2个介电反常峰Tt和Tm,低掺杂的样品低频介电常数在居里温度以上异常增加.该体系陶瓷表现出与典型弛豫铁电体明显不同的弛豫行为.根据宏畴-微畴转变理论探讨了该体系陶瓷产生介电弛豫的机理.     

MgF_2·SrF_2掺杂PZN－BT陶瓷

适量掺入ＭｇＦ_２·ＳｒＦ_２有效地降低了０．８５ＰＺＮ（Ｐｂ（Ｚｎ_（１／３）Ｎｂ_（２／３））Ｏ_３）－０．１５ＢＴ（ＢａＴｉＯ_３）材料的烧结温度并得到了介电常数－温度特性接近于Ｘ７Ｒ特性标准的瓷料。在很宽的温度范围内出现了双介电常数峰。这种现象可从材料的纳米结构出发，用超顺电态的概念来描述。     

Ho3+/Yb3+共掺的SiO2-Al2O3-BaO-BaF2微晶玻璃上转换发光研究

制备了Ho3+/Yb3+共掺的氧氟硅酸盐玻璃, 根据玻璃样品的差热分析进行微晶化处理, 测试了Ho3+/Yb3+共掺微晶玻璃的X射线衍射(XRD)图谱、吸收光谱和上转换发光光谱。结果发现, 在980 nm LD激发下, Ho3+/Yb3+共掺的含BaF2纳米晶的氧氟硅酸盐微晶玻璃可以同时观察到绿光(544 nm)和红光(656, 748 nm)上转换发光, 分别对应于Ho3+ 离子的5F4/5S2→5I8, 5F5→5I8和5F4/5S2→5I7能级跃迁, 与未热处理的玻璃样品相比, 微晶玻璃样品的绿光发光强度增强约347倍。研究结果表明含BaF2纳米晶的氧氟硅酸盐微晶玻璃是一种潜在的上转换基质材料。     

BiFeO_3改性Bi_(1/2)Na_(1/2)TiO_3-BaTiO_3基陶瓷电性能

采用固相反应法制备了新型(0.95–x)Bi1/2Na1/2TiO3-0.05BaTiO3-xBiFeO3(x=0~0.09)系无铅压电陶瓷,研究了BiFeO3掺杂量对其晶体结构、介电及压电性能的影响。结果表明:在所研究的组成范围内陶瓷均能形成纯钙钛矿型固溶体。介温曲线(10kHz)显示该陶瓷体系具有明显的弥散相变特征。该陶瓷体系的压电性能较Bi1/2Na1/2TiO3-BaTiO3陶瓷(d33=125pC/N)有较大提高,当x=0.05时,具有最佳的压电性能:d33=142pC/N,kp=0.29;此时εr=891,tanδ=0.046,Qm=110。     

低损耗、高Qm值Pb（Nb2／3Mn1／3）O3—Pb（Sb2／3Mn1／3）O3—PZT材料

研究了组分变化及掺杂对四元系Pb(Nb2/3Mn1/3)O3-Pb(Sb2/3Mn1/3）O3－PZT压电材料性能的影响,发现Zr/Ti比值在准同型相界附近该材料有最大的压电常数d33,而机械品质因数Qm值较小;Zr/Ti比偏离该相界时则机械品质因数Qm升高,相应的压电常数d33减小。通过改变Pb(Nb2/3Mn1/3)O3、Pb(Sb2/3Mn1/3)O3两组分的含量及掺入Sr、Ce等杂质,获得的材料介电损耗为0.14%,机械品质因数为2341,压电常数为216pC/N。     

Al2O3／TiB2和Al2O3／TiB2／SiCW陶瓷材料氧化层的显微结构分析

用Ｘ射线衍射，扫描电子显微镜和透射电镜／能谱仪分析了Ａｌ２Ｏ３／ＴｉＢ２和Ａｌ２Ｏ３／ＴｉＢ２／ＳｉＣＷ陶瓷材料在１３００℃氧化３０小时后氧化层的相组成及显著结构。     

Effect of Cr2O3 Coating on LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 as Cathode for Lithium-Ion Batteries

Cr₂O₃ was applied to modify the surface of LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂ cathode material by a novel facile route. X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy and x-ray photoelectron spectroscopy were used to characterize the structure, shape and composite of the obtained samples. Transmission electron microscope images clearly show that the uniform coating layer thicknesses are about 40 nm and 45 nm for 1 wt.% and 2 wt.% Cr₂O₃, respectively. At the high concentration (3 wt.%), the coating layer becomes heterogeneously distributed. After coating with 1 wt.%, 2 wt.%, and 3 wt.% Cr₂O₃, the initial specific discharge capacities decrease to 159.3 mAh g^?1, 156.4 mAh g^?1, and 152.7 mAh g^?1 at 0.1 C, respectively. Despite an increasing charge transfer resistance for the Cr₂O₃ coating, a better rate capability and cycling ability have been obtained. High temperature-XRD (HT-XRD) data indicate that the thermal stability of the electrode material has also been obviously improved, which is especially helpful for LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂ used as the cathode of lithium power batteries.