α-SiOxNy薄膜中分立能级的光发射

采用PECVD法制备了α-SiOxNy薄膜,观察到两组分立能级的强荧光发射,一组位于紫外光波段,由三个可分辨的发射峰组成,波长分别为330、340和345nm;另一组位于红光波段,由两个发射峰组成,波长分别为735nm和745nm.发射峰依赖于薄膜中氧和氮的同时存在,其强度首先随薄膜中其含量的增加而增强,达到饱和值后,随着其含量的进一步增加而下降.这表明发射峰可能起源于O-Si-N结合而形成的发光中心.     

超薄多孔阳极氧化铝薄膜的制备和光学特性

采用二步阳极氧化法在草酸溶液中制备了超薄的多孔阳极氧化铝(PAA)薄膜,借助于扫描电子显微镜(SEM)分析了多孔阳极氧化铝薄膜的微观形貌,发现在其表面孔径为70～90nm的六边形内孔洞分布均匀,且垂直于表面平行生长,厚度约为500 nm.对其光致发光性能研究发现,该薄膜具有一个位于395 nm的紫外波段的发光峰.分析表明,该发光现象起源于氧化铝薄膜中与氧空位相关的F 中心.透射率随着波长的增加先急剧增加,在波长大于300 nm时,透射率随着波长的增加缓慢减小;而吸收率随着波长的增加先急剧减小,在波长大于300 nm时,吸收率随着波长的增加缓慢增加.     

ZnO：Ag薄膜的结构对其紫外发光增强的研究

利用脉冲激光沉积方法(PLD),在Si(100)衬底上生长了银掺杂的氧化锌薄膜(ZnO:Ag),所用的激光波长分别是1064 nm和355 nm.通过x射线衍射分析发现,两种不同激光沉积样品的晶体结构有很大的区别.此外,由1064 nm激光制备的ZnO:Ag薄膜,在氧气中800℃的条件下退火一个小时后,在其光致发光(PL)谱中发现,样品的紫外发光峰强度随薄膜中Ag含量增加而急剧增强,但在同样条件下处理的由355 nm激光制备的薄膜,没有观察到类似现象.经过分析和比较,我们认为这种紫外发光增强的特殊现象,是ZnO:Ag薄膜中的纳米Ag颗粒所引起的局部等离子共振而导致.     

基于ZnS/SiO2量子点的EL器件及宽谱发射

将ZnS/SiO2量子点与PVP在甲醇溶液中充分混合作为活性层材料,通过匀胶方法制备了ITO//ZnS/SiO2∶PVP//Al结构的电致发光(EL)薄膜器件。器件的EL光谱由510～560nm波段的绿光发射和相对较弱的蓝紫光(400nm左右)发射组成,通过对发光光谱的分析发现,上述两个区域的发射均来自ZnS的缺陷能级。其中,绿色发光峰来源于较低能态的缺陷能级;而高能区域的蓝色发光则是由于高能态的缺陷能级俘获电子的几率增大,在这过程中,PVP形成的能级阶梯有效增加了高能态缺陷能级俘获电子的几率,提升了高能波段的发光效率,相应地,器件的色坐标也随之从(0.37,0.42)变化到(0.30,0.34),趋于白光发射。     

激光诱导表面周期性结构对铜薄膜红外发射特性的改变

金属铜在中红外波段的发射率极低,所以铜薄膜是一种性能优异且对抗被动式中红外热探测器隐身的材料,而在铜薄膜表面使用激光诱导表面周期性结构(LIPSS)可以显著提高其在中红外波段的发射率。首先使用双温方程模型模拟LIPSS形成过程中材料软化的过程,然后使用波长为1064nm的偏振脉冲激光在融石英基底上的铜薄膜表面诱导产生周期为波长量级的LIPSS,最后基于实验产生的铜薄膜LIPSS搭建仿真模型并对其在近红外和中红外波段的发射率进行分析。模拟结果表明,铜薄膜LIPSS的产生可以显著提高其在中红外波段的发射率,该方法可以实现铜薄膜对被动式中红外热探测器的隐身。     

聚合物复合薄膜DR13/PMMA的制备及其光学特性

薄膜的厚度、折射率和传输损耗等参数在电光系数的确定和光波导器件的设计和制作过程中都是重要的参考数据。采用旋涂法制备了三种不同质量比的偶氮化合物染料分散红13(DR13)与聚合物聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)复合薄膜;利用分光光度计测量样品的吸收光谱;利用棱镜耦合仪测量了薄膜的厚度和折射率,并对不同波长下的折射率进行拟合得到折射率色散曲线;采用视频摄像技术研究样品的光传输特性,利用自己编写的计算机程序来处理其实验结果。DR13/PMMA复合薄膜在300nm和500nm处有两个大的吸收峰,而在其他波段,尤其是在通信波段没有明显吸收。薄膜的膜厚大约为1~2μm,其折射率随着质量比的增加而增大,随着激光波长的增大而降低,膜厚和折射率的误差分别为3.2×10-1μm和1.5×10-3。三种质量比(10%,15%和20%)的薄膜传输损耗分别为1.5269dB/cm,2.7601dB/cm和3.6291dB/cm,可以看出随着DR13质量比的增大,光传输损耗也逐渐增大,即DR13的含量对于传输损耗的影响较大。     

射频磁控溅射ZnO薄膜的光致发光

用射频磁控溅射法在硅衬底上沉积出具有良好的择优取向的多晶ZnO薄膜.在室温下进行光致发光测量,观察到明显的紫光发射(波长为402nm)和弱的紫外光发射 (波长为384nm).紫光发射源于氧空位浅施主能级到价带顶的电子跃迁;紫外光发射则源于导带与价带之间的电子跃迁.随着光激发强度的增加,紫光发射强度超线性增强,且稍有蓝移,而紫外光发光强度则近似线性增加.在氧气中高温退火后,薄膜结晶质量明显提高,紫光发射强度变弱,紫外光发射相对增强.     

射频磁控溅射ZnO薄膜的光致发光

用射频磁控溅射法在硅衬底上沉积出具有良好的择优取向的多晶ZnO薄膜.在室温下进行光致发光测量,观察到明显的紫光发射(波长为402nm)和弱的紫外光发射 (波长为384nm).紫光发射源于氧空位浅施主能级到价带顶的电子跃迁;紫外光发射则源于导带与价带之间的电子跃迁.随着光激发强度的增加,紫光发射强度超线性增强,且稍有蓝移,而紫外光发光强度则近似线性增加.在氧气中高温退火后,薄膜结晶质量明显提高,紫光发射强度变弱,紫外光发射相对增强.     

非晶SiHxOy薄膜的强可见荧光

采用PECVD方法制备了非晶SiHxOy薄膜,室温下观察到了性能稳定的强荧光发射现象,其中365nm、470nm、730nm三个带由分立能级的荧光峰组成,说明这些荧光带起源于氧有关的能级.通过能级间相对荧光强度的变化解释了发射带中心位置的移动现象.     

溅射法制备ZnO薄膜结构及光学特性

采用直流磁控溅射镀膜工艺在玻璃基片上沉积了具有良好c轴择优取向的znO薄膜.用组合式多功能光栅光谱仪测得透光率均在85%以上;用AXRF分析了退火前后薄膜的物相,并用原子力显微镜分析了薄膜的表面形貌.样品通过空气中退火,薄膜结晶质量明显提高,晶粒有所长大,取向更加一致.在室温下用荧光分光光度计分析了薄膜的发光特性,观测到明显的紫外光发射(波长为386 nm)和波峰为528nm的一"绿带"宽峰.紫外发射是由于导带和价带之间的电子跃迁,宽峰是源于晶体的缺陷.     

射频磁控溅射ZnO薄膜的光致发光

用射频磁控溅射法在硅衬底上沉积出具有良好的择优取向的多晶 Zn O薄膜 .在室温下进行光致发光测量 ,观察到明显的紫光发射 (波长为 4 0 2 nm )和弱的紫外光发射 (波长为 384 nm ) .紫光发射源于氧空位浅施主能级到价带顶的电子跃迁 ;紫外光发射则源于导带与价带之间的电子跃迁 .随着光激发强度的增加 ,紫光发射强度超线性增强 ,且稍有蓝移 ,而紫外光发光强度则近似线性增加 .在氧气中高温退火后 ,薄膜结晶质量明显提高 ,紫光发射强度变弱 ,紫外光发射相对增强 .     

ZnS∶Er纳米晶的水热合成及其性能研究

该文以硫代乙酰胺为硫源,采用水热法合成了ZnS∶Er纳米晶。并用X线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、X线光电子能谱仪(XPS)、荧光光谱仪对其物相、形貌、组成及光学性能进行了表征。结果表明,ZnS∶Er纳米晶为立方闪锌矿结构,粒径约为5nm。由XPS图谱可知,ZnS∶Er纳米晶中存在Zn、S、C、O、Er等元素。ZnS∶Er纳米晶荧光光谱中出现了2个主要发射峰,分别位于469nm和583nm处。两发射峰的发光强度随着pH的升高而增强且发光峰的位置存在微弱的蓝移,pH=12时,两发射峰的荧光强度最强;随着Er3+掺杂量的增加,469nm处发射峰的强度先增强后减弱,583nm处发射峰的强度随之减弱。     

Au/SiO_2纳米复合薄膜的结构表征及光致发光特性

采用磁控溅射和退火技术制备出Au/SiO2纳米复合薄膜。利用扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射(XRD)和原子力显微镜(AFM)对上述纳米复合薄膜进行了结构表征。实验结果表明,纳米复合薄膜的表面上均匀分布着直径在100～300nm的金纳米颗粒。金纳米颗粒的大小随着退火时间的增加而增大。用荧光光谱仪(PL)对薄膜的光致发光特性进行了研究。结果表明,在激发波长为325nm时,分别在525nm和560nm处出现两个发光峰;在激发波长为250nm时,在325nm处出现发光峰,这一发光峰可能与非晶SiO2的结构缺陷有关。     

n-ZnO/p-Si紫外至近红外增强型广谱光探测器

采用直流反应溅射法,在一定的溅射功率和衬底温度等条件下控制气体组分,优选Ar:O2＝8:1成功研制出高响应度n-ZnO/p-Si紫外至近红外增强型广谱光探测器.实验关键是利用缺O法在n-ZnO薄膜内有效引入O缺位Vo,而Vo可增强紫蓝波段的光响应.测试结果显示,ZnO薄膜的光致发光(PL)谱除在388 nm处存在紫外带边发射主峰外,还在416 nm处出现由O缺位导致的发射峰;X射线衍射(XRD)谱表明,薄膜中的晶体为高c轴取向的纤锌矿结构;n-ZnO/p-Si光探测器在光照时I-V特性显示,光电流随反向偏压的增加迅速上升;在5 V的反向偏压下,紫外区(310～388 nm)的光响应高达0.75～1.38 A/W,紫蓝光区(400～430 nm)的光响应大大增强,400～800 nm波段的光谱响应稳定在0.90 A/W.     

双粒度CdSe/ZnS掺杂量子点薄膜的反射式荧光温度传感器

设计了一种双粒度CdSe/ZnS掺杂量子点薄膜的反射式荧光温度传感器。以发射波长分别为540nm和610nm的CdSe/ZnS掺杂量子点薄膜作为核心器件,研究了其光致发光光谱的峰值波长、量子点带隙、峰值强度和自参考光谱强度等参量随温度的变化特性。结果表明,在30~100℃的测量范围内,掺杂量子点薄膜的光致发光光谱峰值强度随着温度的增加而逐渐减小;峰值波长、量子点带隙和自参考光谱强度与温度均呈线性关系;峰值强度与温度呈指数规律关系;证明了自参考光谱强度在升温与降温的过程中具有较好的稳定性;峰值波长随温度升高出现红移,平均灵敏度可达到0.055nm/℃。     

基于PLD法制备ZnO:Eu3+,Li+薄膜的发光性质研究

采用脉冲激光沉积(PLD)技术在Si(111)衬底上生长了Eu3+、Li+共掺杂的ZnO薄膜。分别对样品进行了X射线衍射(XRD)谱测试和光致发光(PL)谱分析,重点研究了退火处理对样品结构和发射光谱的影响。XRD谱测试表明,样品具有很好的C轴择优取向。PL谱研究表明,当用325nm光激发样品时,样品的发射光谱仅由ZnO基质的紫外发射和蓝光发射组成,并没有发现稀土Eu3+的特征发光峰;样品的蓝光发射源于电子从Zn填隙形成的浅施主能级到Zn空位形成的浅受主能级跃迁;和真空中退火的样品相比,O2中制备的样品的蓝光发射减弱,紫外发光增强。用395nm的光激发时,退火前样品分别在594nm和613nm处存在两个明显的Eu3+特征发光峰,退火后的样品仅发现Eu3+位于594nm的特征发光峰,这表明,退火处理不利于稀土离子的特征发射,但O2中退火的样品ZnO基质红绿波段发射光谱明显增强。     

真空紫外光学薄膜及薄膜材料

概述了真空紫外(VUV)波段光学薄膜及薄膜材料的研究进展,金属Al膜因到短至80nm还能提供较高的反射率而得到普遍关注,在高真空和30 nm/s左右沉积速率下沉积了保护层的金属Al膜在157 nm处反射率可达90%.介质氧化物薄膜机械应力小,环境稳定性比氟化物薄膜好,在190 nm以上波段应用较广泛,但在180 nm以下波段吸收大大增加而应由氟化物薄膜取代.氟化物薄膜带宽大、吸收系数小,沉积了致密SiO2保护层的氟化物高反膜,在中心波长180 nm处可得到接近99%的反射率,而且膜系的稳定性和抗激光损伤也大大提高.氟化物减反膜在157 nm处可得到0.1%以下的反射率;到目前为止氟化物薄膜最好的沉积工艺是电阻热蒸发.     

红橙光InGaN/GaN量子阱的结构与光学性质研究

采用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)技术生长了具有高In组分InGaN阱层的InGaN/GaN多量子阱(MQW)结构,高分辨X射线衍射(HRXRD)ω-2θ扫描拟合得到阱层In含量28%。比较大的表面粗糙度表明有很大的位错密度。室温下光致荧光(PL)研究发现该量子阱发射可见的红橙光,峰位波长在610 nm附近。变温PL(15～300 K)进一步揭示量子阱在低温下有两个发光机制,对应的发射峰波长分别为538 nm和610 nm。由于In分凝和载流子的局域化导致的载流子动力改变,使得量子阱PL发光峰值随温度增加呈明显的"S"变化趋势。     

基于可见/近红外光谱技术的黄瓜叶片SPAD值检测

为了快速准确检测黄瓜叶片的SPAD值,采用可见/近红外光谱技术并结合化学计量学方法建立了黄瓜叶片SPAD值校正模型.并用不同建模方法对全波段光谱进行建模,结果表明用最小二乘支持向量机(LSSVM)建模得到的预测效果最好,其相关系数r和预测均方根误差RMSEP分别为0.9583和0.9732.通过分析黄瓜叶片的光谱反射率与SPAD值的相关系数和PLS建模回归系数,得到了531~581nm和696~716nm 2个特征波段以及556nm、581nm、698nm和715nm 4个特征波长,应用LSSVM分别对特征波段和特征波长建模.分析表明,采用特征波段建模,其预测相关系数r和预测均方根误差分别为0.9338和1.1370,与全波段建模结果相近,而采用特征波长建模效果稍差.特征波段建模大大减少了建模中的运算量,提高了建模速度,便于相应检测仪器的开发,所以,采用光谱特征波段建模对黄瓜叶片SPAD值的检测更为有效.     

Li、Mg掺杂ZnO薄膜PL特性研究

采用溶胶-凝胶法在玻璃基片上制备了Li、Mg掺杂的ZnO薄膜,研究了薄膜的光致发光(PL)性能。结果表明,由氧缺位引起的深能级发光峰(450~470 nm)的强度随Li和Mg掺杂量的增加而下降。Mg的添加会使薄膜的带边发射(NBE)增强,而Li的掺杂抑制了NBE峰,同时引发403 nm的Li杂质能级峰,该能级位于价带顶0.29 eV处。