双离子束溅射法制备SiOxNy薄膜的结构与发光

本文采用双离子束溅射沉积法制备了SiOxNy复合薄膜,XRD、TEM测试表明薄膜呈非晶态,FTIR及XPS测试表明薄膜成分由Si、O、N组成,在室温下可观察到样品有400 nm（紫光）、470 nm（蓝光）的光致发光.根据测试分析研究了SiOxNy薄膜的可能的发光机理：470 nm处发光峰为来自于硅基薄膜中中性氧空位缺陷（O3≡Si-Si≡O3）,是由于氧原子配位的二价硅的单态-单态之间的跃迁所致,其发光强度随退火温度的升高而变化,800℃时最大,高于800℃时慢慢减弱;400 nm发光峰的发射与薄膜中的Si、O、N所形成的结构有关,它可能来自于Si、O、N结构所形成的发光中心,该峰位的强度随退火温度的升高而增强.     

非晶SiOx:C薄膜的发光特性研究

采用双离子束溅射法制备了SiOx:C非晶薄膜,在室温下可观察到薄膜样品有强的420nm(紫光)、470nm(蓝绿光)的光致发光(PL).分别对样品在不同温度下退火后,PL测试显示随着退火温度的升高420nm处的峰带逐渐增强变为强的发光峰;470nm处的发光峰位来自于硅基薄膜中富硅引起的中性氧空位缺陷(O3≡Si-Si≡O3),是由与氧原子配位的二价硅的单态-单态之间的跃迁所致;420nm范围的峰带可能来自于薄膜中由C单质、以及Si、O、C三者组成的一个复杂结构.     

a-SiOx∶C薄膜的结构与发光特性研究

采用双离子束共溅射法制备了SiOx∶C薄膜.对样品的XRD和TEM测试结果表明薄膜为非晶结构;PL谱图显示有两个发光峰分别位于420 nm(紫光)、470 nm(蓝绿光)处;470 nm处的发光峰位来自于硅基薄膜中富硅引起的中性氧空位缺陷(O3Si-SiO3),是由与氧原子配位的二价硅的单态以及三态-单态之间的跃迁所致,而与掺碳无关.进一步的XPS测试分析表明,420 nm处的PL峰位可能来自于Si、C、O三者组成的复杂的结构.     

Si和C共掺杂的SiO2薄膜的光致发光

采用双离子束溅射技术制备了Si和C共掺杂的SiO2薄膜,在N2气氛下进行了不同温度的退火处理。分析了样品在室温下的光致发光(PL)特性,在该样品中观察到分别位于410nm和470nm的两个发光峰。这两个发光峰的强度随着退火温度的变化呈现不同的变化趋势,表明两个发光峰的来源并不相同。用XRD和FTIR测试手段分析了样品的结构,认为470nm的发光来源于中性氧空位缺陷(O3≡Si～Si≡O3),而410nm的发光来源于Si1-xCx纳米晶粒与SiO2基质之间的界面缺陷。     

SiNx薄膜中硅纳米粒子的制备及表征

通过等离子增强化学气相沉积(PECVD)法, 以氨气和硅烷为反应气体, P型单晶硅和石英为衬底, 低温下(200℃)制备了含硅纳米粒子的非化学计量比氮化硅(SiN_x)薄膜. 经高温(范围500~950℃)退火处理优化了薄膜结构. 室温下测试了不同温度退火后含硅纳米粒子SiN_x薄膜的拉曼(Raman)光谱、光致发光(PL)光谱及傅立叶变换红外吸收(FTIR)光谱, 对薄膜材料的结构特性、发光特性及其键合特性进行了分析. Raman光谱表明. SiN_x薄膜内的硅纳米粒子为非晶结构. PL光谱显示两条与硅纳米粒子相关的光谱带, 随退火温度的升高此两光谱带峰位移动方向相同. 当退火温度低于800℃时, PL光谱峰位随退火温度的升高而蓝移. 当退火温度高于800℃时, PL光谱峰位随退火温度的升高而红移. 通过SiNx薄膜的三种光谱分析发现薄膜的光致发光源于硅纳米粒子的量子限制效应. 这些结果对硅纳米粒子制备工艺优化和硅纳米粒子光电器件的应用有重要意义.     

SiOx薄膜的制备及发光特性研究

本论文采用双离子束溅射沉积技术制备了非晶的SiOx薄膜，XPS的测试表明Si是以单原子或低价氧化物的形态存在于薄膜内；在波长为240nm紫外光的激发下，室温及1000℃退火后SiOx薄膜的PL谱图显示样品中存在峰位分别处于320nm，410nm，560nm，630nm四个相互分离的峰，其发光机制分别为来自中性氧空位缺陷（≡Si—O—O—Si≡）、双配位硅悬挂键（O-Si-O）、非桥氧空位中心以及其他缺陷所形成的发光中心。     

热蒸发多孔Si/SiO2薄膜的光致发光特性研究

本工作采用热蒸发法制备了多孔Si/SiO_2薄膜,利用拉曼、红外、XRD研究了薄膜的结构,SEM研究了表面形貌,使用光致发光(PL)谱对其发光特性进行了研究。结果表明,激发波长为325nm(2.88eV)时,样品的峰位分别在430nm(2.88eV)、441nm(2.81eV)、523nm(2.47eV)、554nm(2.24eV),激发波长为488nm时,峰位在570nm(2.18eV),采用施主态Si悬挂键≡Si 0位于2.81eV,受主态Si悬挂键≡Si-位于3.00eV处,引入SiOx(x小于2)和Si-O-Si缺陷态能级,能级分别为5.05eV和0.63eV,建立了Si/SiO_2薄膜的能隙态(EGS)模型,并讨论了其发光机制。     

掺钼氧化锌薄膜的发光特性

使用磁控溅射法在石英基底上制备钼掺杂氧化锌薄膜.扫描电镜结果表明薄膜由晶粒大小为40～ 80 nm范围内的颗粒组成,薄膜具有六方纤锌矿型结构且沿c轴择优取向生长.在可见光范围(400～760 nm)内所有薄膜的平均光透射率超过90％.退火薄膜的光致发光(PL)光谱表明,退火处理对发光峰的位置有很大影响,随着退火温度的增加,发光峰位置从380 nm红移至400nm或从470 nm红移至525 nm.此外,钼掺杂对退火薄膜PL光谱的强度影响很大.我们认为,薄膜中缺陷浓度的变化是导致发光峰红移的主要原因,讨论了PL谱中不同的可见光的发光机制.     

铈掺杂多孔硅的形貌和光致发光研究

采用电化学方法在多孔硅中掺杂了稀土铈(Ce)元素.利用原子力显微镜表征了多孔硅和Ce掺杂多孔硅的表面形貌,采用荧光分光计对样品的光致发光(PL)特性进行了研究.多孔硅样品在480nm波长激发下PL谱上观察到两个发光峰,分别位于572和650nm;通过光致发光激发谱测量,得到位于572、650nm的发光峰对应的最佳激发波长分别为380和477nm.Ce掺杂多孔硅样品在480nm波长激发下,PL谱上只显示出多孔硅原有的发光增强;而在380nm波长激发下的PL谱上不仅显示多孔硅原有的发光增强,而且还出现了新的发光峰位于517nm.认为这分别是Ce3 与nc-Si发生了能量传递和Ce掺杂引入了新的发光中心所造成的.     

双离子束溅射制备非晶SiOxNy薄膜的强黄光发射

用双离子束溅射法制备了SiOxNy薄膜,并对薄膜的结构和光致发光(PL)性质进行了研究.XRD和TEM的实验结果表明薄膜是非晶结构;用XPS对样品进行了表征,在397.8eV位置处出现一个对应于N1s的对称峰,表明样品中的N原子主要与Si原子结合,FTIR的实验结果也说明了这一点.光吸收测量结果显示SiOxNy薄膜的光学带隙比Si-SiO2薄膜宽.在225nm波长的激发下,测得在590nm处有强的黄光发射,并利用能带模型讨论了可能的发光机制.     

硅基扩镓溅射Ga2O3反应自组装GaN薄膜

采用射频磁控溅射工艺在扩镓硅基上溅射Ga2O3薄膜氮化反应组装GaN薄膜,研究硅基扩镓时间对GaN薄膜晶体质量的影响.利用红外透射谱(FHR)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、光电能谱(XPS)和荧光光谱(PL)对生成的GaN薄膜进行组分、结构、表面形貌和发光特性分析.测试结果表明:采用此方法得到六方纤锌矿结构的GaN晶体膜.同时显示:在相同的氮化温度和时间下,随着硅基扩镓时间的增加,薄膜的晶体质量和发光特性得到明显提高.但当硅基扩镓时间进一步增加时,薄膜的晶体质量和发光特性却有所降低.较适宜的硅基扩镓时间为40min.     

浸泡后多孔硅的结构及光致发光特性

用电化学腐蚀方法制备了多孔硅样品,在浸泡液中浸泡使其表层多孔层与样品分离,在样品表面形成了丰富的SiO2包裹纳米硅颗粒结构,研究了样品的光致发光(PL)特性.结果表明,与剥离前相比,表层多孔层剥离后PL谱的强度约有10倍的增幅,峰位主要在蓝紫光范围内.在300℃干氧中退火后,样品的发光强度下降为退火前的三分之一,随着退火温度的升高,发光强度有所增强.退火前后有不同的发光机理,退火前光激发主要在纳米硅内,然后在二氧化硅层中的发光中心辐射复合;退火后光激发和光辐射都发生在二氧化硅层中.     

退火温度对草酸/硫酸混合液中制备的AAO薄膜光致发光的影响

采用电化学阳极氧化法,在不同浓度比的草酸/硫酸混合电解液中制备了系列AAO薄膜样品,考察了用250nm波长激发时,从0℃到600℃温度范围内AAO薄膜退火后的光致发光(PL)特性.结果表明,AAO薄膜在300 - 500nm范围内有一个较强的PL带,在0℃时随硫酸浓度的增加,AAO薄膜的PL强度逐渐增强,发光峰位逐渐蓝...     

周期性梯度富硅SiNx薄膜的微结构与发光特性

采用磁控共溅射结合快速光热退火技术在单晶硅和石英衬底上制备了含硅量子点的周期性梯度富硅SiN_x薄膜(梯度薄膜)和单层富硅SiN_x薄膜(单层薄膜)。采用Raman光谱、掠入射X射线衍射(GIXRD)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱和光致发光(PL)光谱分析了薄膜的结构特性、键合特性和发光特性。Raman光谱、GIXRD和TEM结果表明, 梯度薄膜和单层薄膜中的硅量子点晶化率分别为41.7%和39.2%; 梯度薄膜的硅量子点密度是单层薄膜的5.4倍。FTIR光谱结果显示两种薄膜均为富硅氮化硅薄膜, 梯度薄膜的硅含量小于单层薄膜。PL光谱结果表明梯度薄膜中的辐射复合缺陷少于单层薄膜。     

La、O+双注入硅基薄膜室温可见光致发光研究

测量了用离子注入方法将La、O+双注入硅基样品在室温下的光致发光(PL)谱,实验结果表明它们均具有蓝、紫发光峰,且发光稳定.在一定范围内发光效率随退火温度和注入顺序的不同而变化.用原子力显微镜观察了不同条件下制备的样品的表面形貌,并对样品的发光机理作了初步探讨.     

掺Er-Al2O3薄膜发光特性的研究

通过离子束辅助沉积(IBAD)在热氧化SiO2上沉积Al2O3薄膜,在120keV下注入5×10115cm-2Er离子,Ar气氛下773～1273K退火1h.低温下测试PL谱线,随退火温度升高,发光强度上升.973K退火下发光强度特别低,并观察到Si衬底的1140nm峰.光透射谱表明几乎在所有的测试范围内尤其在1530nm处973K退火样品的透射谱强度最强,波导损耗最低.1530nm发光强度随退火温度的变化跟发光强度的变化相反.说明Er离子在514.5nm泵谱吸收界面σ跟Al2O3的光吸收损耗有一定关系.     

Cr掺杂ZnO薄膜晶体结构及光学性能的研究

采用磁控溅射法在载玻片上制备了不同Cr掺杂浓度的ZnO薄膜,并对其紫外发光性能做了初步研究.XRD结果表明,所制备的样品具有纤锌矿结构,呈c轴择优取向生长;透射谱表明,改变Cr掺杂浓度可以使ZnO薄膜的吸收边向短波方向移动,并且薄膜的禁带宽度连续可调;光致发光(PL)谱表明,所有样品的PL谱由发光中心位于370nm的紫外发光峰组成,且该峰的峰位蓝移,与吸收边缘移动的结果吻合.2.0%(原子分数,下同)的Cr掺杂可以提高ZnO的紫外发光强度,而过量的Cr掺杂反而会降低其紫外发光强度.     

非晶氮氧化硅薄膜中新发光缺陷态的研究

利用等离子体增强化学气相淀积(PECVD)方法在室温下制备出非晶氮氧化硅(a-SiNxOy)薄膜。通过调节薄膜中的Si/N比例,可使其光致发光峰位在450~600nm的较宽波长范围内连续可调。对比a-SiNx薄膜和aSiNxOy薄膜的发光特性,发现此薄膜发光来源于由氧引入的新发光缺陷态。由光吸收谱的测量结果可以推断出此发光缺陷态在光吸收边之下约0.65eV处的禁带中。并且,通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)测量,证实了这种新发光缺陷态与薄膜中存在的O-Si-N键合结构有关。     

In掺杂和退火对磁控溅射制备ZnO薄膜的结构和光电性质的影响

用射频磁控溅射技术在石英玻璃衬底上制备出ZnO和In掺杂的ZnO(ZnO∶In)薄膜,研究了In的掺杂和退火对薄膜的结构和光电性质的影响。所制备的薄膜为纤锌矿结构的ZnO相,In的掺杂有利于ZnO薄膜的c轴择优生长,并且使其表面更加致密平整,退火提高了薄膜的结晶行为,但使得薄膜的表面有部分团聚形成。由于In3+替代了Zn2+,提供了一个多余的电子,ZnO薄膜的电阻率从28.9Ω.cm降低到4.3×10-3Ω.cm。由于载流子浓度的增加和晶格尺寸的拉长,In的掺杂使得ZnO薄膜的禁带宽度增加;空气中退火后薄膜的载流子浓度降低和晶格尺寸的减小,使得禁带宽度降低。ZnO薄膜在可见光范围的透光率在90%以上,受In的掺杂和退火的影响不大。室温下用325 nm的激发光源测试了样品的光致发光(PL)谱,发现In的掺杂对薄膜的PL谱影响不大,而退火后的ZnO薄膜在446 nm处的蓝光发射明显增强,更适合于作为蓝色发光器件。     

空气环境下退火温度对连续SiC自由膜结构与发光特性的影响EI北大核心

采用熔融纺膜与先驱体转化法相结合制备出连续SiC自由薄膜,研究薄膜在1300,1400,1500℃温度下空气退火处理的氧化行为,以及退火温度对薄膜微观结构、光致发光特性(PL)、硬度和电阻率的影响。结果表明,SiC薄膜在1300℃具有较佳的抗氧化和发光特性,随着退火温度的升高,薄膜的抗氧化和发光特性略有降低,薄膜中无定型SiOxCy减少,-βSiC晶粒长大及游离碳增多,薄膜表面硬度与电阻率下降,表面惰性致密氧化层的生成保护阻挡氧扩散,从而有效减缓薄膜进一步被氧化。