纳米晶Ge颗粒镶嵌SiO2复合膜的多峰光致发光及其机理

用射频共溅射和热退火处理的方法制备了纳米锗颗粒镶嵌ＳｉＯ２复合薄膜，观察到了多峰的光致发光现象。发现随着激光光波长的增长，多峰发光谱的最强峰向低能方向移动，但是各子峰的位置不发生改变，而且不同样品的发光谱子峰位置非常一致，Ｘ射线光电子能谱分析显示膜中不存在纳米晶硅成分，表明多峰光致发光与镶嵌在ＳｉＯ２复合中的纳米锗颗粒有关。     

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。     

Au/SiO_2纳米复合膜的形貌及发光特性

采用磁控溅射和退火法在Si(111)衬底上制备Au/SiO2纳米复合薄膜,并在两种实验模式下进行退火处理。模式A:不同的退火温度,退火20min;模式B:退火温度1 000℃,不同的退火时间。用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射方法(XRD)和光致发光(PL)等测试手段对退火后的Au/SiO2纳米复合薄膜的表面形貌、微观结构和发光特性进行了分析。SEM结果表明,在模式A情况下,随着温度的增加,Au纳米颗粒的大小先增加后减小,这与XRD测试结果相吻合。PL结果表明,在模式B情况下,随着退火时间的增加,发光峰强度先增加后减小。在325nm波长下激发,440nm的发光峰与Au颗粒的大小和数量有关,而523nm的发光峰与纳米复合膜的结构有关,这与SEM平面图相吻合。实验结果表明,Au/SiO2纳米复合薄膜的表面形貌、微观结构和发光特性与退火温度及退火时间有很强的依赖关系。     

纳米Si镶嵌SiO2薄膜的发光与非线性光学特性的应用

采用射频磁控溅射技术和热退火处理制备了纳米Si镶嵌SiO2薄膜,在室温下观察到光致发光现象,峰值分别位于360,430和835nm,结合吸收谱、光致发光激发谱和X射线衍射分析讨论了发光机理.利用纳米Si镶嵌SiO2薄膜的非线性光学特性可作为可饱和吸收体,在Nd:YAG激光器中实现被动调Q运转.     

纳米Si镶嵌SiO2薄膜的发光与非线性光学特性的应用

采用射频磁控溅射技术和热退火处理制备了纳米Si镶嵌SiO2薄膜,在室温下观察到光致发光现象,峰值分别位于360,430和835nm,结合吸收谱、光致发光激发谱和X射线衍射分析讨论了发光机理.利用纳米Si镶嵌SiO2薄膜的非线性光学特性可作为可饱和吸收体,在Nd:YAG激光器中实现被动调Q运转.     

nc-SiC/SiO_2镶嵌薄膜材料的制备、结构和发光特性

采用二氧化硅/碳化硅复合靶,用射频磁控共溅射技术和后高温退火的方法在Si(111)衬底上制备了碳化硅纳米颗粒/二氧化硅基质(nc-SiC/SiO2)镶嵌结构薄膜材料。用X射线衍射(XRD),傅里叶红外吸收(FTIR),扫描电子显微镜(SEM)和光致发光(PL)实验分析了薄膜的微结构以及光致发光特性。实验结果表明,样品薄膜经高温退火后,部分无定形SiC发生晶化,形成β-SiC纳米颗粒而较均匀地镶嵌在SiO2基质中。以280nm波长光激发薄膜表面,有较强的365nm的紫外光发射以及458nm和490nm处的蓝光发射,其发光强度随退火温度的升高显著增强,发光归结为薄膜中与Si—O相关的缺陷形成的发光中心。     

SiO2膜的薄层化对自组织生长Si纳米量子点发光特性的影响

采用低压化学气相沉积方法,依靠纯SiH4气体的热分解反应,在SiO2表面上自组织生长了Si纳米量子点.实验研究了SiO2膜的薄层化对Si纳米量子点光致发光特性的影响.结果表明,当SiO2膜厚度减薄至6nm以下时,Si纳米量子点中的光生载流子会量子隧穿超薄SiO2层,并逃逸到单晶Si衬底中去,从而减少了光生载流子通过SiO2/Si纳米量子点界面区域内发光中心的辐射复合效率,致使光致发光强度明显减弱.测试温度的变化对Si纳米量子点光致发光特性的影响,则源自于光生载流子通过SiO2/Si纳米量子点界面区域附近非发光中心的非辐射复合所产生的贡献.     

SiO2膜的薄层化对自组织生长Si纳米量子点发光特性的影响

采用低压化学气相沉积方法,依靠纯SiH4气体的热分解反应,在SiO2表面上自组织生长了Si纳米量子点.实验研究了SiO2膜的薄层化对Si纳米量子点光致发光特性的影响.结果表明,当SiO2膜厚度减薄至6nm以下时,Si纳米量子点中的光生载流子会量子隧穿超薄SiO2层,并逃逸到单晶Si衬底中去,从而减少了光生载流子通过SiO2/Si纳米量子点界面区域内发光中心的辐射复合效率,致使光致发光强度明显减弱.测试温度的变化对Si纳米量子点光致发光特性的影响,则源自于光生载流子通过SiO2/Si纳米量子点界面区域附近非发光中心的非辐射复合所产生的贡献.     

离子束溅射技术制备Ge—SiO2纳米颗粒镶嵌薄膜的微结构和光学性质研究

采用透射电子显微镜（ＴＥＭ）对Ｇｅ－ＳｉＯ２纳米颗粒镶嵌薄膜样品的形和结构进行了观察研究。测量了不同直径纳米锗颗粒镶嵌薄吸收光谱，并砂同激光光能量下对样品进行了室温荧光光谱研究，发现在中心波长为４２０ｎｍ处有一个较强的光致荧光峰。研究结果表明纳米锗粒子的相结构和电子能级结构同常规的大块锗晶体相比均发生显著的改变。     

锗硅纳米晶材料光学性质的第一性原理研究

为了研究锗硅纳米镶嵌结构的光学性质与晶粒尺寸之间的关系,采用基于第一性原理局域密度泛函理论的平面波近似方 法对SiO2基质中的不同纳米晶粒模型进行了模拟计算,并分析了其能带结构、态密度和光学性质。结果表明,锗晶结构和硅晶结构分别 在费米能级以上3.3eV及4.3eV附近引入中间能级;微小尺寸晶粒的光吸收边随晶粒尺寸的增大先红移后蓝移。本文关于锗硅纳米晶结构 的可见光发射来自界面处缺陷的说法具有较高的可信度。镶嵌于SiO2基质中的锗纳米晶和硅纳米晶存在适用量子限制模型的最小尺寸限。 这些结论为改进材料的光学性能和深入研究纳米镶嵌材料的发光机理提供了一定的依据。     

不同掺杂浓度的CdS：Mn/SiO_2核壳纳米结构的光致发光

通过反胶束法合成了分散性较好的Mn2＋掺杂的CdS/SiO2核壳纳米结构,在合成过程中,没有添加任何偶联剂。利用高分辨透射电镜和电子衍射仪器对合成的纳米颗粒的结构进行了表征。进一步研究了这些纳米颗粒的光致发光谱、光致发光激发谱和电子自旋共振谱,对于不同的Mn2＋掺杂的CdS/SiO2核壳纳米结构的发光特性和机制进行了详细的分析。这些稳定的荧光纳米颗粒可望在生物、医学等方面以及与材料相关的领域内有广泛的应用。     

纳米锗颗粒镶嵌复合薄膜的显微结构研究

用离子束浅射技术成功地制备了Ｇｅ－ＳｉＯ２纳米颗粒镶嵌复合薄膜。采用透射电子显微镜研究了不同热处理条件下获得的薄膜样品的显微组织结构，并用Ｘ射线光电子能谱技术分析了薄膜样品的成分。研究结果表明，镶嵌纳米锗颗粒为ｆｃｃ结构、其点阵参数随着锗颗粒度的不同而有一个变化范围。     

用硅离子注入SiO2层方法制备的纳米硅的光学性质

报道了用硅离子注入热氧化生长的SiO2 层后热退火的方法制备纳米硅样品,并在室温下测量了样品的光致发光谱及其退火温度的关系.实验结果表明,在800℃以下退火的样品的发光是由于离子注入而引入SiO2 层的缺陷发光.在900℃以上退火,才观察到纳米硅的发生,在1100℃下退火,纳米硅发光达到最强.纳米硅的发光峰随退火温度升高而红移呈量子尺寸效应.在直角散射配置下,首次观察到纳米硅的特征拉曼散射峰,进一步证实了光致发光谱的结果.     

纳米氧化铟和稀土共掺杂二氧化硅薄膜的结构和光学性质研究

用溶胶-凝胶法制得了In2O3纳米颗粒与Eu3 共掺的SiO2薄膜.使用X-射线衍射证实体系中形成了In2O3纳米颗粒,其数密度可以通过改变铟的掺杂浓度来进行良好的控制.在薄膜的光致发光光谱中观察到Eu3 离子的5Do-7FJ(J:O-4)特征发射峰,In2O3纳米颗粒的掺入使Eu3 的光致发光得到显著增强.通过光致发光激发光谱的测量进一步研究了In2O3纳米颗粒对Eu3 的光致发光增强的机制.     

不同粒径的SiO_2纳米粒子与PVK分子复合体系的发光性质研究

通过溶胶-凝胶的方法,在乙醇溶液中合成了40nm和60nm两种不同粒径的SiO2纳米粒子,并将其分别与聚乙烯咔唑(PVK)混和,得到了不同粒径、不同质量分数配比的PVK/SiO2纳米粒子复合体系;利用光致发光光谱、吸收光谱和喇曼光谱,深入研究了PVK分子在不同状态条件下的发光特性和PVK/SiO2纳米粒子复合体系的光学性质;在复合体系中,观察到PVK与SiO2纳米粒子之间的界面能量转移过程,且不同粒径的SiO2纳米粒子对PVK分子的发光性质影响也不同。通过喇曼光谱的进一步研究表明,SiO2纳米粒子的存在,使PVK分子的振动能量明显减小,表明PVK分子与SiO2纳米粒子表面存在较强的相互作用。     

纳米硅颗粒在多孔氧化铝中的光致荧光特性

采用阳极氧化方法制备了多孔硅（Ps），经过超声波充分粉碎PS层得到分散的si纳米颗粒（n-Si），利用高速离心旋转方法将n-si镶嵌到多孔氧化铝（Al2O3）模板中，得到nSi／Al2O3。复合体系。研究了PS、分散的n-Si和n-Si／Al2O3。的荧光（PL）光谱性质，观察到n-Si极强的蓝紫光发射。结果表明，在Al2O3模板中的n-Si，比起PS和丙酮中的发光峰值波长向短波方向“蓝移”，而且半峰全宽（FWHM）也相对变窄。实验现象表明，量子限制效应（QCE）对样品的PL性质有苇要作用，并用QCE对样品的发光“蓝移”现象进行了解释。     

a-Si∶H/SiO2多层膜晶化过程中的发光机理

采用在等离子体增强化学气相沉积（PECVD）系统中淀积a-Si∶H薄膜结合原位等离子体氧化的技术，制备了一系列不同a-Si∶H子层厚度的a-Si∶H/SiO2多层膜. 通过对其进行三步热处理：脱氢、快速热退火及准静态退火,使a-Si∶H/SiO2多层膜中a-Si∶H层发生非晶态到晶态的相变，获得尺寸可控的纳米硅nc-Si/SiO2多层膜. 结合Raman谱，FTIR谱和TEM测试，对退火过程中多层膜的光致发光性质进行跟踪研究，分析了a-Si∶H/SiO2多层膜在各个热处理阶段发光机理的演变，讨论了a-Si∶H/SiO2多层膜晶化为nc-Si/SiO2多层膜过程中，发光机制与微结构之间的相互联系.     

激光加工形成硅基上的氧化低维纳米结构的PL发光

用激光辐照硅样品和硅锗合金样品能够形成多种氧化低维纳米结构,可以用激光与半导体相互作用产生的等离子体波模型来解释这些结构的形成机理.其中,在单晶硅上形成的网孔壁结构有很强的706nm波长的光致发光(PL)峰,在硅锗合金上形成的多孔状结构于波长为725nm处有极强的PL峰,在硅锗合金上形成的条形片状结构分别在波长为760nm和866nm处也有较强的PL峰;这些结构表面都覆盖有氧化硅层,在硅锗合金上的氧化硅层中镶嵌有纳米锗品团簇,并用相应的模型解释了这些氧化低维纳米结构的强光致发光效应.     

激光加工形成硅基上的氧化低维纳米结构的PL发光

用激光辐照硅样品和硅锗合金样品能够形成多种氧化低维纳米结构,可以用激光与半导体相互作用产生的等离子体波模型来解释这些结构的形成机理.其中,在单晶硅上形成的网孔壁结构有很强的706nm波长的光致发光(PL)峰,在硅锗合金上形成的多孔状结构于波长为725nm处有极强的PL峰,在硅锗合金上形成的条形片状结构分别在波长为760nm和866nm处也有较强的PL峰;这些结构表面都覆盖有氧化硅层,在硅锗合金上的氧化硅层中镶嵌有纳米锗品团簇,并用相应的模型解释了这些氧化低维纳米结构的强光致发光效应.     

Si/SiO2和SiNx/SiO2多层膜的室温光致发光

采用射频磁控溅射法,制备了纳米Si/SiO2和SiNx/SiO2多层膜,得到强的可见光致发光,利用傅里叶红外吸收(FTIR)谱和光致发光(PL)谱,对其发光特性进行了研究,在374 nm和712 nm左右观察到强发光峰.用量子限制-发光中心(QCLC)模型解释了其可能的发光机制,认为发光可能源自于SiOx界面处的缺陷发光中心.建立了发光的能隙态(EGS)模型,认为440 nm和485 nm的发光源于N-Si-O和Si-O-Si缺陷态能级.