ZnS/PS复合体系的光致发光特性研究

通过电化学阳极氧化法制备了多孔硅（porous Si,PS）样品,然后用脉冲激光沉积的方法在其上沉积ZnS薄膜,并测量了ZnS/PS复合体系的光致发光谱,结果表明,在不同的激发波长（340nm,360nm,390nm）下,ZnS/PS复合体系的光致发光谱不同,ZnS和PS发光的相对（蓝/红）积分强度比值也不同;ZnS薄膜的生长温度不同（100℃,250℃,350℃）时,ZnS/PS复合体系的发光不同,随着生长温度的升高,复合体系的发光谱中,ZnS的发光增强而PS的发光减弱;衬底PS的制备电流密度不同（3mA/cm2,9mA/cm2,11mA/cm2）时,ZnS/PS复合体系的发光也有着不同的特点,在适当的PS制备电流密度条件下,把ZnS的发光与PS的发光叠加,得到了可见光区较宽的光致发光谱带（450nm～700nm）,呈现较强的白光发射。     

硫化锌/多孔硅体系和氧化锌/多孔硅体系的光学和电学特性比较

用脉冲激光沉积法在相同孔隙率的多孔硅(Porous Silicon, PS)衬底上生长了ZnS薄膜和ZnO薄膜,在室温下对ZnS/PS和ZnO/PS的光学和电学性质进行了比较.结果发现,ZnS/PS和ZnO/PS在可见光区450～700 nm都有一个较宽的光致发光谱带,呈现较强的白光发射,但ZnS/PS体系的白光发射性能要优于ZnO/PS体系的发光性能.从二者的I-V特性曲线来看,ZnS/PS异质结呈现出与普通二极管相似的整流特性,而ZnO/PS异质结的整流特性与普通二极管不同,其反向电流不饱和.     

多孔硅衬底上ZnS薄膜的白光光致发光

通过脉冲激光沉积（PLD）技术在多孔硅（PS）衬底上制备了ZnS薄膜。用光致发光（PL）的方法观察到白光发射,这个白光是由ZnS薄膜的蓝、绿光和PS的红光叠加形成的。白光光致发光谱是一个从450nm 到700nm的较强的可见光宽谱带。同时研究了激发波长、ZnS薄膜的生长温度、PS的孔隙率和退火温度对ZnS/PS光致发光谱的影响。     

多孔硅光致发光温度特性分析

剖析了多孔硅光致发光与温度有关的实验现象，提出了一个既通过局域在量子线上激子态复合同时又通过一热释过程后经表面态复合的并在不同温度范围起作用的综合发光机理，定性地解释了多孔硅发光的温度特性及其它实验结果。     

多孔硅光致发光研究的最新进展

目前关于多孔硅(PS)的光致发光研究已成为材料科学中的一个新的热点。本文介绍了PS的光致发光机理与特性研究的一些最新进展。     

多孔硅的孔隙对硫化锌/多孔硅光电性质的影响

为了研究衬底多孔硅(PS)的孔隙对硫化锌/多孔硅(ZnS/PS)复合体系的光学性能和电学性质的影响,采用脉冲激光沉积方法在不同孔隙度的PS衬底上沉积了硫化锌薄膜。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、荧光分光光度计和Ⅰ-Ⅴ特性曲线分别研究了PS衬底上ZnS薄膜的晶体结构、表面形貌和ZnS/PS复合体系的光学和电学性质。结果表明,沉积的ZnS薄膜呈立方相晶体结构,沿β-ZnS(111)晶向择优取向生长。随着衬底PS孔隙的增多,ZnS薄膜衍射峰的强度减小,且薄膜表面出现一些空洞和裂缝;在ZnS/PS复合体系的光致发光谱中,PS的发光相对于未沉积ZnS薄膜的PS有所蓝移,随着PS孔隙的增多,该蓝移量增大,而且在光谱中间550nm左右出现了一个新的绿光发射,归因于ZnS的缺陷中心发光。ZnS的蓝、绿光与PS的红光相叠加,整个ZnS/PS复合体系呈现出较强的白光发射。ZnS/PS异质结的Ⅰ-Ⅴ特性曲线呈现出与普通二极管相似的整流特性,在正向偏置下,电流密度较大,电压降较低;在反向偏置下,电流密度接近于0。随着衬底PS孔隙的增多,正向电流增大。该项研究结果为固态白光发射器件的实现奠定了基础。     

多孔硅室温光致发光研究

采用电化学和化学溶蚀法在体单晶硅上制备了高孔度多孔硅;室温下测量了蓝光激发的光致可见光谱,发现样品在大气环境中保存时光致发光谱随时间有显著“蓝移”,并渐趋稳定,谱峰位置“蓝移”约40nm;文中给出了发光膜的平面透射电镜形貌和电子衍射照片。“蓝移”和电镜照片的结果能用量子尺寸效应说明。文中还给出了喇曼谱仪上测得的光致发光谱和多孔硅的喇曼位移峰。     

氧与激光辐照对多孔硅光致发光光谱的影响

将化学腐蚀后的多孔硅样品分别置于大气和氧气中,用激光连续辐照其表面.观察到多孔硅的光致发光光谱峰位随辐照时间增加发生蓝移,最后达到稳定,在真空中作同样处理的多孔硅光致发光峰位却没有移动.X射线光电子谱测量结果表明,在大气及氧气中激光辐照的多孔硅层内并未探测到二氧化硅,结合红外吸收光谱实验,认为蓝移的原因可能是氧置换了多孔硅内表面的硅,出现Si-O-Si结构的结果.     

超临界干燥多孔硅的光致发光

对两种不同条件下制备的多孔硅进行了红外透射光谱测量，并对超临界干燥和自然干燥条件下的光致发光光谱进行了对比测量。用高分辨率透射电镜对其结构进行了观察，研究表明多孔硅的发光机理与其制备条件有关。     

White light photoluminescence from ZnS films on porous Si substrates

ZnS films were deposited on porous Si (PS) substrates using a pulsed laser deposition (PLD) technique.White light emission is observed in photoluminescence (PL) spectra, and the white light is the combination of blue and green emission from ZnS and red emission from PS. The white PL spectra are broad, intense in a visible band ranging from 450 to 700 nm. The effects of the excitation wavelength, growth temperature of ZnS films, PS porosity and annealing temperature on the PL spectra of ZnS/PS were also investigated.     

多孔Si/纳米ZnS复合材料发光的研究

利用脉冲激光沉积(PLD)分别在Si片和多孔Si衬底上沉积了ZnS薄膜,考察衬底对ZnS薄膜结构和发光性能的影响。X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)测量表明,两种衬底上制备的ZnS薄膜均沿立方相结构β-ZnS(111)晶向择优取向生长。多孔Si衬底上生长的ZnS薄膜表面有很多凹坑,而Si衬底上生长的ZnS薄膜表面相对比较平整。光致发光(PL)谱显示,ZnS薄膜沉积后,多孔Si的发光峰强度减小且峰位发生蓝移。根据ZnS薄膜具有较高透射率的特点,把透射出ZnS的多孔Si的橙红光和ZnS的发光叠加,多孔Si/ZnS纳米薄膜复合体系在可见光区有很强的PL现象。     

在多孔硅衬底上制备的ZnS薄膜及其光学性能

用脉冲激光沉积（PLD）方法在多孔硅（Ps）衬底上沉积了ZnS薄膜。用x射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、荧光分光光度计分别研究了ZnS薄膜的晶体结构、表面形貌及光学性能。结果表明,ZnS薄膜呈立方相晶体结构,沿β-ZnS（111）晶向择优取向生长;经过300℃真空退火30min后,ZnS薄膜的XRD衍射峰强度增大,表面变得粗糙,在可见光区的平均透射率达到80％以上,适合作太阳能电池过渡层、红外增透膜、红外窗口和头罩等。在退火后的ZnS／PS复合膜体系的光致发光谱（PL）中,除了高能端ZnS的蓝光发射和低能端Ps的红光发射外,在光谱中间550nm附近出现了一个新的绿光发射,这归因于ZnS薄膜退火过程中形成的缺陷能级而产生的缺陷中心发光。根据三基色叠加的原理将ZnS的蓝、绿光与Ps的红光叠加在一起后,ZnS／PS复合膜体系呈现出了较强的白光发射,这为固态白光发射器件的实现开辟了一条新的捷径。     

ZnS/PS复合体系的制备和性能表征

以电化学阳极氧化法制备的多孔硅（PS）为衬底,用脉冲激光沉积方法分别在200和300℃下制备了ZnS薄膜,得到ZnS/PS复合体系。利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、荧光分光光度计分别对ZnS/PS复合体系的晶体结构、形貌和光致发光（PL）特性进行了研究。XRD结果表明,制备的ZnS薄膜呈立方相晶体结构,沿β-ZnS（111）晶向择优取向生长,生长温度较高的样品的XRD衍射峰强度较大。SEM图像显示,生长温度较高的ZnS薄膜表面较致密平整。室温下的PL谱表明,沉积ZnS薄膜后,PS的发光峰发生蓝移。较高的生长温度下,ZnS的自激活发光强度较大,而PS的红光强度较低且峰位红移。根据三基色叠加的原理,ZnS的蓝绿光与PS的红光叠加在一起,ZnS/PS复合体系呈现出较强的白光发射,为固态白光发射器件的实现开辟了一条新的捷径。     

ZnS薄膜生长温度对ZnS/PS体系结构和发光的影响

用电化学阳极氧化法制备了一定孔隙率的多孔硅(PS,Porous Silicon)样品,然后以PS为衬底用脉冲激光沉积(PLD)的方法在100℃、200℃和300℃下生长ZnS薄膜.X射线衍射(XRD)结果表明,样品都在28.5°附近有一个较强的衍射峰,对应于β-ZnS(111)晶向,说明薄膜沿该方向择优取向生长,但由于衬底PS粗糙的表面结构,衍射峰的半高全宽(FWHM)较大.随着ZnS薄膜生长温度的升高,薄膜的衍射峰强度逐渐增强.扫描电子显微镜(SEM)像显示,随着薄膜生长温度的升高,构成薄膜的纳米晶粒生长变大.室温下的光致发光(PL)谱表明,随着薄膜生长温度的升高,ZnS的发光强度增强而PS的发光强度减弱,把ZnS的蓝绿光与PS的红光叠加,在可见光区450～700 nm形成了一个较宽的光致发光谱带,呈现较强的白光发射.     

ZnS/PS体系的结构和发光特性

用电化学阳极氧化法制备了不同孔隙率的多孔硅(PS)样品,然后用脉冲激光沉积(PLD)法在其表面生长ZnS薄膜,研究ZnS/Ps复合体系的结构和发光特性.X射线衍射仪(XRD)结果表明,ZnS薄膜的生长具有高度择优取向,在28.5°附近有一很强的衍射峰,对应于β-ZnS(111)晶向.扫描电子显微镜像(SEM)显示,ZnS薄膜表面很不平整并出现空洞,这是由于衬底PS的表面粗糙所致.ZnS/PS复合体系的光致发光(PL)谱的高斯拟合分峰表明,随着衬底孑L隙率的增大,在样品B和C的发光谱中,在光谱中间520 nm左右都出现了一个新的绿色发光峰,归因于ZnS的缺陷中心发光.位于480 nm附近的ZnS的蓝光和520 nm附近的ZnS的绿光以及位于600 nm处的PS的橙红光叠加在一起,整个znS/PS复合体系呈现出较强的白光.     

生长时间对氧化锌纳米棒发光性能的影响

为了研究氧化锌纳米棒的生长机理,先用脉冲激光沉积方法在玻璃衬底上制备一层氧化锌薄膜作为种子层,然后用水热法在种子层上生长氧化锌纳米棒,研究了不同反应时间对其结构、形貌及发光特性的影响。利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜测定样品的结构和形貌,用自组建的光致发光系统对样品的光致发光光谱进行了测量。结果表明,氧化锌纳米棒沿c轴高度取向并呈六角纤锌矿结构;随着生长时间的增加,氧化锌纳米棒结晶质量明显改善,纳米棒均匀、致密性和取向性均提高,样品的缺陷发光增强而激子发光减弱。     

多孔硅衬底上ZnS薄膜的PLD制备和表征

在电化学阳极氧化法制备的多孔硅（porous silicon,PS）衬底上用脉冲激光沉积法（pulsed laser deposition,PLD）在250℃和350℃下生长ZnS薄膜。XRD图样显示,制备的ZnS薄膜沿β—ZnS（111）方向择优生长,较高的生长温度下,衍射峰强度较大。SEM结果表明,250℃生长的Z...