MEVVA离子源（Si,Er）双注入热氧化SiO2／Si薄膜近红外光致发光？…

利用金属蒸发真空孤（ＭＥＶＶＡ）离子源将Ｓｉ和Ｅｒ离子双注入到不同厚度热氧化ＳｉＯ２／Ｓｉ薄膜,获得高浓度Ｅｒ掺杂硅基发光薄膜。ＲＢＳ分析表明,稀土元素Ｅｒ离子掺杂到热氧化ＳｉＯ２／Ｓｉ薄 的Ｅｒ原子浓度百分比达到－１０ａｔ,即Ｅｒ原子体浓度为－１０＾２１／ｃｍ＾３这是高能离子注入所不能达到的,它为稀土Ｅｒ离子高掺杂硅基发光薄膜的制备提供了一个新途径。ＸＰＳ研究发现,热氧化ＳｉＯ２膜厚,溅射保留量     

Er~(3+)掺杂位置对Er~(3+):BaTiO_3薄膜上转换发光的影响(英文)

采用溶胶-凝胶法在LaNiO3/Si衬底上制备Er3+掺杂BaTiO3薄膜。通过XRD、AFM和PL图谱分别研究薄膜的晶体结构、形貌以及上转换发光性能。结果表明,薄膜的微观结构和发光性能与Er3+掺杂晶格的位置有关。A位掺杂薄膜较B位掺杂薄膜具有较小的晶格常数和较好的结晶。PL光谱表明:A位掺杂的薄膜和B位掺杂的薄膜都于528nm和548nm处获得较强的绿色上转换发光以及在673nm处获得较弱的红光,分别对应Er3+离子的2H11/2→4I15/2,4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2能级跃迁。相对于B位掺杂的薄膜,A位掺杂样品有较强的绿光发射积分强度以及较弱的红光发射相对强度。这种差异可以通过薄膜的结晶状况和交叉弛豫机制来进行解释。     

Er3+掺杂位置对Er3+:BaTiO3薄膜上转换发光的影响

采用溶胶-凝胶法在LaNiO3/Si衬底上制备Er3+掺杂BaTiO3薄膜.通过XRD、AFM和PL图谱分别研究薄膜的晶体结构、形貌以及上转换发光性能.结果表明,薄膜的微观结构和发光性能与Er3+掺杂晶格的位置有关.A位掺杂薄膜较B位掺杂薄膜具有较小的晶格常数和较好的结晶.PL光谱表明:A位掺杂的薄膜和B位掺杂的薄膜都于528 nm和548nm处获得较强的绿色上转换发光以及在673 nm处获得较弱的红光,分别对应Er3+离子的2H11/2→4I15/2,4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2能级跃迁.相对于B位掺杂的薄膜,A位掺杂样品有较强的绿光发射积分强度以及较弱的红光发射相对强度.这种差异可以通过薄膜的结晶状况和交叉弛豫机制来进行解释.     

Si衬底Al_2O_3:Eu~(3+)薄膜的溶胶-凝胶法制备及其发光性能

采用溶胶-凝胶法在Si衬底上制备Al2O3:Eu3+薄膜;并采用DTA-TG、XRD、SEM、AFM及光致发光光谱对其进行一系列表征,分析Al2O3:Eu3+薄膜的发光机制,探讨热处理温度和Eu3+掺杂浓度对发光性能的影响规律。结果表明,采用溶胶-凝胶法制备工艺,得到发光强度高的Al2O3:Eu3+薄膜,薄膜的最佳激发波长为265nm,Eu3+的最佳掺杂浓度为10mol%,在265nm光激发下,最强的发射峰出现在617nm附近;采用溶胶-凝胶法制备得到Al2O3:Eu3+薄膜表面致密、平整且无裂纹产生,表面粗糙度约为1.4nm,有利于硅基光电子器件的制备和应用。     

中频反应磁控溅射制备Al2O3:CeCl3薄膜及其光致发光特性

应用中频反应磁控溅射技术制备了Al2O3:CeCl3的非晶薄膜.Ce3+含量和薄膜的化学成分通过X射线散射能谱(EDS)测量.薄膜试样的晶体结构用x射线衍射分析.俄歇电子谱用于对薄膜材料的化学组分进行定性分析.薄膜的光致发光峰是在370 nm到405 nm范围内,它们来自于Ce3+离子的5d1激发态向基态4f1的两个劈裂能级的跃迁.发光强度强烈地依赖于薄膜中的掺杂浓度和沉积时的基片温度.薄膜发光来自于氯化铈分子中的发光中心,而不是其他的掺杂Ce3+离子.随铈含量增加,光致发光峰向低能方向移动,可能与薄膜中存在氯元素有关.     

Eu掺杂ZnO薄膜与Si(100)衬底间扩散过程分析

利用雾化热解工艺,在Si(100)衬底上制备了Eu掺杂的ZnO薄膜,通过N2的作用,将前驱体溶液输送到衬底表面,同时为实现ZnO的晶化,衬底温度保持在350℃.通过RBS分析了薄膜和衬底之间的原子分布,结果显示了ZnO薄膜与Si衬底之间存在过渡层.对RBS数据的分析表明该过渡层的形成是由于Si向ZnO层中的扩散,表明Si向氧化物中的扩散是不能忽略的,即使在350℃的低温下.同时,作者利用Fick扩散方程对Si向Eu3 掺杂ZnO薄膜的扩散行为进行了分析,结果表明掺杂离子Eu3 具有阻止Si扩散的能力,其原因可能与Eu3 离子在晶界上的偏析有关.     

Sb掺杂对Mg_2Si基化合物热电性能的影响(英文)

采用感应熔炼和真空热压的方法制备了Sb掺杂和未掺杂的Mg2Si基热电材料.研究了Sb掺杂对Mg2Si基热电材料的结构以及热电特性的影响.结果表明:通过Sb掺杂使得载流子浓度从3.07x1019 cm-3增加到1.25x1020 cm-3,电子有效质量也相应增加.测试了从室温到800 K下试样的Seebeck系数,电导率和热导率.结果显示,0.3 at%Sb掺杂使得电导率得到显著增加,在783 K时,ZT值达到0.7.     

掺杂Fe~(3+)与La~(3+)离子的TiO_2薄膜光反应活性的研究(英文)

利用溶胶-凝胶技术在载玻片衬底上制备了透明的TiO2薄膜。为了增强TiO2薄膜的光反应活性,对TiO2薄膜分别进行了不同浓度的Fe3+和La3+离子掺杂。离子掺杂的TiO2薄膜在可见光区有良好的透光性,通过降解罗丹明B染料溶液,评估了掺杂Fe3+和La3+离子的TiO2薄膜的光反应活性。结果表明,当Fe和La的原子分数比为0.5at%时增强了TiO2薄膜的光反应活性。     

FTO/SiO_2复合薄膜的制备及电阻（英文）

采用溶胶-凝胶法制备了FTO/SiO_2复合薄膜。使用扫描电镜、X射线衍射仪、厄氏粘度计和表面四点探针等手段,研究了乙醇与正硅酸乙酯比例、水与正硅酸乙酯比例、掺杂F、薄膜的厚度、热处理温度、溶胶黏度、薄膜表面形貌、组织结构和电阻等制备参数和性能特征。适合于制备FTO/SiO_2复合薄膜的SiO_2溶胶最佳的参数为EtOH/TEOS/H2O为4/2/1,pH为3。加热会导致薄膜产生裂纹,加热速度控制在0.25℃/min时,薄膜表面完好。掺杂F可以明显地改善薄膜的导电性,随F的掺杂浓度增加,电阻明显减小,最佳的F掺杂浓度为5mol%。在500℃以下,随热处理温度的提高,膜的导电性增加。导电性也随薄膜厚度的增加而增加。当F掺杂浓度为5mol%,薄膜厚度为1+3层溶胶,热处理温度为500℃时,FTO/SiO_2薄膜的方块电阻为270?/□。     

Mn 掺杂 SiC 基稀磁半导体薄膜的结构和磁性研究

目的从原子水平探究Mn掺杂SiC薄膜的磁性起源。方法采用射频磁控溅射技术制备不同掺杂浓度的Mn掺杂SiC薄膜,并采用X射线衍射技术、X光电子能谱、同步辐射X射线近边吸收精细结构技术、物理性质测试系统对薄膜的结构、组分和磁性能进行研究。结果晶体结构和成分分析表明,1200℃退火后的薄膜形成了3C-SiC晶体结构,且随着Mn掺杂浓度的增加,3C-SiC晶体的特征峰向低角度移动。在Mn掺杂浓度(以原子数分数计)为3%,5%,7%的薄膜中,掺杂的Mn原子以Mn2+的形式存在;而在9%Mn掺杂的SiC薄膜中,则有第二相化合物Mn4Si7形成。局域结构分析表明,薄膜中均不存在Mn金属团簇和氧化物,在3%,5%和7%Mn掺杂的薄膜中,掺杂的Mn原子主要以代替C位的形式进入3C-SiC晶格中,而在9%Mn掺杂的薄膜中,掺杂的Mn原子以C替位形式和Mn4Si7共存。磁性测试表明,制备的Mn掺杂SiC薄膜具有室温铁磁性,且饱和磁化强度随着Mn掺杂浓度的提高而增加。结论薄膜的室温铁磁性是本征的,磁性来源与掺杂的Mn原子以Mn2+取代SiC晶格中C位后导致的缺陷有关,符合缺陷导致的束缚磁极子机制。     

中频反应磁控溅射制备Al2O3:Ce薄膜及其光致发光特性

用中频反应磁控溅射技术制备了Al2O3:Ce3 的非晶薄膜.XPS监测显示,薄膜中有Ce3 生成.这些薄膜的光致发光峰是在374 nm附近,它来自于Ce3 离子的5d1激发态向基态4f1的两个劈裂能级的跃迁.发光强度强烈地依赖于薄膜的掺杂浓度,但发光峰位置不随掺杂浓度而变化.Ce3 含量和薄膜的化学成分是通过X射线散射能谱(EDS)测量的.薄膜试样的晶体结构应用X射线衍射分析.俄歇电子谱用于对薄膜材料的化学组分进行定性分析.发射纯蓝光的Al2O3:Ce3 非晶薄膜在平板显示等领域有着广泛的潜在应用前景.     

含硅无氢非晶碳基薄膜的摩擦磨损性能

为了研究Si掺杂对无氢非晶碳基薄膜摩擦磨损性能的影响,利用直流磁控溅射技术在单晶硅和304不锈钢基底上沉积不同Si含量的无氢非晶碳基薄膜。采用SEM、Raman光谱、纳米压痕仪等分析手段对薄膜的成分、结构和力学性能进行表征。利用球盘式往复摩擦试验机测试薄膜在无润滑条件下的滑动摩擦磨损性能。结果表明:Si掺杂能降低薄膜内应力和促进sp3杂化,高于10%的Si原子导致薄膜硬度增加。在不同湿度条件下,Si掺杂并未明显影响溅射无氢非晶碳基薄膜的摩擦因数;相反,含Si薄膜在不同测试条件下都具有较高的磨损速率。薄膜磨损速率随相对湿度增加而减小,随Si含量增加而增加;高Si含量薄膜在低湿度条件下具有明显不稳定的摩擦因数和显著增加的磨损速率。这意味着在设计和发展性能优异的无氢非晶碳基摩擦学涂层时,应充分考虑Si掺杂导致的性能损失。     

工作气压对管内壁沉积Si/O-DLC薄膜结构与性能的影响

目的 探讨工作气压对管内等离子体放电光学现象以及Si/O-DLC(Si and O Incorporated DLC,Si/O-DLC)薄膜结构与性能的影响,为获得管内高质量、均匀的Si/O-DLC薄膜制备工艺技术提供指导。方法 利用空心阴极等离子体增强化学气相沉积(Hollow Cathode Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition,HC-PECVD)技术,通过改变工作气压在管内沉积Si/O-DLC薄膜。利用高速摄像机记录并对比不同工作气压下管内等离子体放电光学现象。通过SPM、XPS和Raman光谱仪表征不同工作气压下薄膜的三维立体表面形貌和微观结构,并利用SEM、纳米压痕仪以及划痕测试系统,对比研究管内Si/O-DLC薄膜的硬度、弹性模量、膜基结合力以及沿管轴向的薄膜厚度分布。结果 随着工作气压的上升,管径向中心处亮斑面积和光强先增大增强后趋于缩小暗淡。在不同工作气压下,均能够在管内获得表面光滑的Si/O-DLC薄膜,粗糙度为3~10 nm。随着工作气压的上升,管内Si/O-DLC薄膜的平均厚度从1.42 μm增大到2.06 μm,且沿管轴向的薄膜厚度分布均匀度从24%显著提高到65%;不同工作气压下管内Si/O-DLC薄膜沿管轴向平均硬度呈先增大后减小的趋势,总体平均硬度可达(14±1) GPa。管内Si/O-DLC薄膜在工作气压上升到25 mTorr时获得较高的平均膜基结合力。结论 改变工作气压能够显著影响管内壁Si/O-DLC薄膜的结构与性能,当工作气压为25 mTorr时,在管内获得均匀性最优、结合力较高的Si/O-DLC薄膜。     

微量Al掺杂对溅射于玻璃衬底的SnO_2薄膜结构及光学特性的影响（英文）

采用射频(RF)磁控溅射法在玻璃衬底上制备了低浓度Al掺杂(≤1mol%)的SnO_2系列薄膜。通过X射线衍射、扫描电镜、紫外-红外光谱仪及光致发光(PL)实验,展现了薄膜的晶体结构及光学特性。结果表明:当Al浓度增加时,薄膜晶格常数c减小,表明Al原子成功替代Sn原子并产生了大量的氧空位。在400～800 nm的可见光范围,薄膜的平均透射率可达88%以上。当Al浓度持续增加时,由于Burstein-Moss(BM)效应使薄膜带隙增宽。此外,测量发现,在265 nm波长的光激发下,所制备薄膜的PL谱具有典型的近边带和深能级辐射发光,其峰值随Al浓度的增加而增大。     

低残余应力HFCVD硼掺杂金刚石薄膜的制备与图形化研究

采用拉曼光谱技术分析了不同生长气压和碳源浓度下,硅基HFCVD硼掺杂金刚石薄膜中的残余应力,并使用光刻和反应离子刻蚀技术加工出多种金刚石薄膜微结构。研究结果表明:利用热丝CVD沉积的硅基金刚石薄膜内存在残余压应力,通过优化生长气压,可以有效降低金刚石薄膜的残余压应力,在生长气压从1.3kPa增加至6.5kPa的过程中,晶格缺陷增加,残余压应力减小。碳源浓度的变化对残余应力的影响较小,但对薄膜质量影响较大。采用低残余应力的金刚石薄膜通过光刻和反应离子刻蚀获得了悬臂梁、角加速度计、声学振膜等微结构。      

CVD掺硅金刚石残余应力的X射线衍射和拉曼光谱分析(英文)

采用X射线衍射(XRD)和拉曼光谱2种方法测量了不同硅碳比的CVD掺硅金刚石薄膜的残余应力。采用偏压增强热丝化学气相沉积装置在硬质合金基底上制备了掺硅金刚石薄膜,将正硅酸乙酯以不同的体积比溶解在丙酮中以使得反应气体中的硅碳比从0.1%变化到1.4%,从而控制掺硅金刚石薄膜的掺杂浓度。SEM和XRD的表征结果显示,随着硅掺杂浓度的增加,金刚石薄膜的晶粒尺寸减小,而金刚石(110)的晶面则逐渐占优。XRD法是测量入射角从0°到45°变化时对应的金刚石(220)面XRD衍射峰,并采用sin2ψ方法计算掺硅金刚石薄膜的残余应力。拉曼谱法则是通过检测金刚石特征峰偏移1332cm1位置的偏移量来测量残余应力。2种方法测得的残余应力随着硅掺杂含量的升高显示出良好的一致性,所有的硅掺杂金刚石的残余应力均为压应力,Si/C摩尔比为0.1%的薄膜具有最高的残余应力,为~1.75GPa(拉曼谱法)或~2.3GPa(XRD法)。随着硅掺杂浓度的进一步升高,薄膜的残余应力则稳定在~1.3GPa左右。     

光致发光及新型LaCO3OH阵列掺杂Eu3+发光材料

文章综述了发光的机理、发光类型以及光致发光材料的分类。以La（NO3）3水溶液为原料通过水热法制备了片状LaCO3OH阵列,在此基础上进行稀土离子掺杂以期获得更好的发光性能。用X射线衍射、扫描电子显微镜、荧光光谱仪表征样品的结构、形貌及发光性能,发现当Eu3+掺杂为2%时发光材料的发光性能最强。通过用新型发光材料制备功率为0.005 W的发光LED灯实验,证明所制备的新型LaCO3OH阵列掺杂Eu3+发光材料具有较好的发光效果。     

Cu掺杂及Si含量对β-FeSi_2相变的影响

采用燃烧合成-热处理工艺制备热电材料β-FeSi2,研究了Cu掺杂和不同的硅含量对β-FeSi2相变的影响。利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜分析了合成的铁硅间化合物的相组成及其微观形貌。结果表明:掺杂0.5 at%的Cu在热处理过程中能提高共析反应(α→β+Si)的反应进程,完全地将α-Fe2Si5转变为β-FeSi2,形成P型半导体。在混料阶段按Fe∶Si=1∶3的原子比例制备β-FeSi2,XRD分析表明,过量的Si单质提高了Si+ε→β的相转变过程,很大程度上能够消除ε相,增加β-FeSi2的含量。     

Si掺杂对溶液等离子喷涂TiO2涂层结构及光催化性能的影响

目的采用溶液前驱体等离子喷涂制备TiO_2以及Si掺杂TiO_2涂层,并分别研究H2流量和Si掺杂对TiO_2涂层光催化性能的影响。方法通过X射线衍射、扫描电子显微镜、拉曼光谱和傅里叶变换近红外光谱表征样品的晶相、表面形貌以及化学结构,然后以甲基橙为目标物,借此模拟有机污染物,利用光化学反应仪测试TiO_2以及Si掺杂TiO_2涂层的光催化性能。结果适量Si掺杂可以细化晶粒,提升TiO_2涂层中锐钛相含量(从7.4%提高到49%),同时形成Ti—O—Si键,Si掺TiO_2涂层甲基橙的降解率达到95%左右,高于纯TiO_2涂层80%的降解率。随着H2流量增加,TiO_2涂层中的晶粒明显粗化,主要以金红石相的形式存在,H2流量为8 L/min的TiO_2涂层甲基橙降解率达到82%,要远高于H2流量为4、10 L/min的52%和33%。结论 Si掺杂TiO_2涂层比纯TiO_2涂层的光催化性能更优,当H2流量为8 L/min时,光催化性能最好。     

溶胶-凝胶合成Er3 和Ho3 离子掺杂的Gd2(MoO4)3上转换发光纳米晶

采用柠檬酸与乙二醇溶胶-凝胶法合成了Er3 和Ho3 离子分别掺杂的铝酸钆Gd2(MoO4)3纳米晶.用XRD证实了产物的结构,用扫描电镜与透射电镜研究了产物微观形貌与尺寸.在980nm激光泵浦下,Ho3 掺杂Gd2(MoO4)3纳米晶发出很强的位于660nm的红光,而Er3 掺杂Gd2(MoO4)3纳米晶发出很强的位于540nm左右的红光.共掺Yb3 分别对Ho3 与Er3 起着显著的敏化作用.从发光强度与激光功率变化图中可知,Ho3 与Er3 的发光均属于双子光发光过程.