退火温度对Tb催化GaN纳米棒的影响

用稀土金属铽(Tb)作催化剂,通过磁控溅射和退火氨化法成功制备出大量单晶GaN纳米棒,并研究退火温度对GaN纳米棒表面形貌、晶体质量和发光特性的影响。扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和光致发光谱(PL)测试结果显示,随着退火温度的升高,纳米棒的直径和长度增大,结晶质量先变好后变差,PL测试发现了位于369nm处的强发光峰和387nm处的弱发光峰,其发光强度随退火温度的升高先增强后减弱,发光峰的位置并不改变,进而得出了制备GaN纳米棒的最佳退火温度为950℃。利用高分辨透射电子显微镜(HRTEM)对950℃下制备的样品进行检测,结果显示样品为六方纤锌矿结构的单晶GaN纳米棒。     

SiC纳米晶薄膜的制备及发光性质研究

用射频磁控溅射及后退火(800℃、1000℃和1200℃)方法,在Si(111)衬底上制备出了SiC纳米晶(nc-SiC)薄膜。傅立叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射谱(XRD)及扫描电子显微镜(SEM)形貌像等研究表明,制备出的nc-SiC薄膜具有立方结构;样品经800℃、1000℃退火后,表面的纳米晶粒分别为10nm和20nm左右;而1200℃退火后,样品晶化完全。光致发光(PL)研究表明,nc-SiC薄膜室温条件下发射蓝光,发光峰峰位随退火温度的降低发生蓝移且发光峰强度变大;1000℃退火后样品的发光峰在478nm,800℃退火后发光峰在477nm,800℃退火比1000℃退火的样品发光强度高4倍。     

a-SiNxOy∶Er3+薄膜的光致发光

采用射频(RF)反应共溅射法制备了a-SiOxNy∶Er3+薄膜,在不同温度下进行退火处理,并测量了样品的可见及红外发光PL谱,观察到Er3+在550nm、525nm和1532nm的发光以及基质在620nm和720nm的发光.发现退火能明显增强Er3+的发光且对可见和红外发光的影响不同,讨论了退火明显增强Er3+发光及退火对可见和红外发光影响不同的机理.测量了Er3+可见发光的变温PL谱,讨论了退火对Er3+不同能级辐射跃迁几率的影响.根据基质发光随退火温度的变化,分析了基质发光峰的起源.     

a-SiN_xO_y∶Er~(3+)薄膜的光致发光

采用射频 (RF)反应共溅射法制备了 a- Si Ox Ny∶ Er3+薄膜 ,在不同温度下进行退火处理 ,并测量了样品的可见及红外发光 PL谱 ,观察到 Er3+ 在 5 5 0 nm、5 2 5 nm和 15 32 nm的发光以及基质在 6 2 0 nm和 72 0 nm的发光 .发现退火能明显增强 Er3+ 的发光且对可见和红外发光的影响不同 ,讨论了退火明显增强 Er3+ 发光及退火对可见和红外发光影响不同的机理 .测量了 Er3+ 可见发光的变温 PL谱 ,讨论了退火对 Er3+ 不同能级辐射跃迁几率的影响 .根据基质发光随退火温度的变化 ,分析了基质发光峰的起源     

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。     

磁控溅射法制备Ag掺杂p型ZnO薄膜的研究

采用磁控溅射法在石英玻璃基片上生长ZnO和ZnO:Ag薄膜。借助于SEM、XRD、霍尔测试、透射谱测试等方法,分析了O2气氛下退火温度对薄膜结构和电学性能的影响。霍尔测试结果表明,Ag掺杂ZnO薄膜经过600℃的O2气氛中热处理转变为p型电导。薄膜的XRD测试表明晶粒大小随退火温度升高而增大,所有薄膜样品只出现(002)衍射峰,呈现c轴取向生长。薄膜对可见光的透过率大于83%,其吸收限为378nm。     

Ge,Al共掺SiO2薄膜的发光性能研究

用射频磁控溅射法制备Ge,Al共掺SiO2复合薄膜并以不同温度进行退火,得到具有特定光致发光性质的复合材料。经600℃退火的薄膜样品在260 nm谱线激发下,主要有398和494 nm发光峰。通过对样品的X射线衍射谱和X射线光电子能谱的测试,确定了薄膜的结构特征,同时对观察到的光致发光从理论上做了重点分析,认为双重配位的Si孤对中心和GeO色心中的三重激发态到基态(T1→S0)之间的辐射跃迁分别是产生414和398 nm发光峰的主要原因。实验结果表明,Al的掺入可能在GeO2晶粒中引入了新缺陷能级,从而产生494 nm这一特殊的发光带,同时Al的掺入也提高了398 nm发光峰的发光效率。     

退火温度对SiC薄膜结构和光学特性的影响

采用磁控溅射技术在p-Si基片上制备出SiC薄膜。将样品放在管式退火炉中通N2保护,分别在400℃,600℃,800℃和1 000℃进行退火处理,研究了退火温度对薄膜结构以及光致发光特性(PL)的影响。发现随着退火温度的升高,薄膜的结晶程度变好,SiC在800℃开始有晶相出现,Si—C峰也在向高波数的方向移动,这主要是由于膜中的Si1-xCx的化学计量发生变化。PL谱中的三个峰:322 nm起源于薄膜中的中性氧空缺,370 nm起源于SiC发光,412 nm起源于薄膜中的C簇。     

退火对富硅氮化硅薄膜的结构和发光的影响

采用等离子体增强化学气相沉积方法(PECVD)，在低衬底温度下制备了富硅氮化硅薄膜。利用红外吸收谱(IR)、XPS光电子能谱和光致发光谱(PL)，研究了不同的退火温度对薄膜结构和发光的影响。研究发现，薄膜经退火后，在发光谱中出现一强的发光峰。当经过900℃退火后，随着与硅悬键有关的发光峰的消失．该强的主发光峰发生了明显的蓝移，并且有所宽化。蓝移现象源于高温退火后，在薄膜中有小尺寸的Si团簇形成。通过实验结果分析，提出薄膜的发光起因于包埋在氮化硅中的Si团簇。     

sol-gel法制备GaN纳米棒的研究

采用简单、有效的sol-gel法在1 000℃时通过氧化镓凝胶和氨气反应成功合成了GaN纳米棒。XRD和SAED的测试结果表明,GaN纳米棒为六方纤锌矿结构。用TEM观察发现,大部分GaN纳米棒平直而光滑,直径为200 nm~1.8μm,最长的纳米棒达几十微米。室温下光致发光谱的测试发现了较强的355.6 nm处的紫外发光峰和445.9 nm处的蓝色发光峰。     

溅射后退火反应法制备GaN薄膜的结构与发光性质

报道了用溅射后退火反应法在 Ga As (110 )衬底上制备 Ga N薄膜 .XRD、XPS、TEM测量结果表明该方法制备的 Ga N是沿 c轴方向生长的六角纤锌矿结构的多晶薄膜 .PL测量结果发现了位于 36 8nm处的室温光致发光峰.     

GaN grown by hydride vapor phase epitaxy on p-type 6H-SiC layers

6H-SiC/GaN pn-heterostructures were grown by subsequent epitaxial growth of p-SiC by low temperature liquid phase epitaxy (LTLPE) and n-GaN by hydride vapor phase epitaxy (HVPE). For the first time, p-type epitaxial layers grown on 6H-SiC wafers were used as substrates for GaN HVPE growth. The GaN layers exhibit high crystal quality which was determined by x-ray diffraction. The full width at a half maximum (FWHM) for the ω-scan rocking curve for (0002) GaN reflection was ∼120 arcsec. The photoluminescence spectra for these films were dominated by band-edge emission. The FWHM of the edge PL peak at 361 nm was about 5 nm (80K).     

退火温度对ZnS/PS薄膜的晶体结构和光电性质的影响

用脉冲激光沉积法(PLD)在多孔硅(PS)衬底上生长ZnS薄膜,分别在300℃、400℃和500℃下真空退火。用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)研究了退火对ZnS薄膜的晶体结构和表面形貌的影响,并测量了ZnS/PS复合体系的光致发光(PL)谱和异质结的I-V特性曲线。研究表明,ZnS薄膜仅在28.5°附近存在着(111)方向的高度取向生长,由此判断薄膜是单晶立方结构的-βZnS。随着退火温度的升高,-βZnS的(111)衍射峰强度逐渐增大,且ZnS薄膜表面变得更加均匀致密,说明高温退火可以有效地促进晶粒的结合并改善结晶质量。ZnS/PS复合体系的PL谱中,随着退火温度升高,ZnS薄膜的自激活发光强度增大,而PS的发光强度减小,说明退火处理更有利于ZnS薄膜的发光。根据三基色叠加的原理,ZnS的蓝、绿光与PS的红光相叠加,ZnS/PS体系可以发射出较强的白光。但过高的退火温度会影响整个ZnS/PS体系的白光发射。ZnS/PS异质结的I-V特性曲线呈现出整流特性,且随着退火温度的升高其正向电流增加。     

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 .     

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.     

硅衬底GaN基LED外延生长的研究

采用在AlN缓冲层后原位沉积SiN掩膜层,然后横向外延生长GaN薄膜.通过该法在硅衬底上获得了1.7 μm无裂纹的GaN薄膜,并在此基础上外延生长出了GaN基发光二极管(LED)外延片,其外延片的总厚度约为1.9 μm.采用高分辨率双晶X-射线衍射(DCXRD)、原子力显微镜(AFM)测试分析.结果表明,GaN薄膜(0002)面的半峰全宽(FWHM)降低到403 arcsec,其表面平整度得到了很大的改善;InGaN/GaN多量子阱的界面较平整,结晶质量良好.光致发光谱表明,GaN基LED峰值波长为469.2 nm.     

Electrodeposition and Characterization of ZnO Thin Films

Thin films of ZnO were electrodeposited from an aqueous solution of Zn（NO3 ）2 on indium tin oxide（ITO）-covered glass substrate. The analysis of X-ray diffraction（XRD） and scanning electron micrograph （SEM） indicated that the obtained ZnO films had a compact hexagonal wurtzite type structure with preferable （002） growth direction. A sharp near-UV emission peak located at 380 nm and a strong orange-red emission peak located at 593 nm were observed in the photoluminescence, when excited with 325 nm wavelength at room temperature. Then the prepared ZnO films were introduced as anode phosphors into the field emission test. It was found that orange-red cathode-luminescence was observed and the luminescent brightness was enhanced by annealing. When annealing temperature increased about 600 ℃, the photoluminescence with peak of 531 nm and the green cathode-luminescence were observed. The tests showed that the brightness of about 2 × 102 cd/m^2 was obtained at electric field of 2 V/μm for annealed sample. The results revealed that the film could be a good kind of low-voltage drived cathode-luminescence phosphor.     

InGaN/GaN和InGaN/AlGaN多量子阱中应变对光致发光特性的影响

对蓝宝石衬底上的InGaN/GaN和InGaN/AlGaN多量子阱结构和经激光剥离去除衬底的InGaN/GaN和InGaN/AlGaN多量子阱结构薄膜样品,进行了光致发光谱、高分辨XRD和喇曼光谱测量.PL测量结果表明,相对于带有蓝宝石衬底的样品,InGaN/GaN多量子阱薄膜样品的PL谱峰值波长发生较小的蓝移,而InGaN/AlGaN多量子阱薄膜样品的PL谱峰值波长发生明显的红移;喇曼光谱的结果表明,激光剥离前后E2模的峰值从569.1减少到567.5cm-1.这说明激光剥离去除衬底使得外延层整体的压应力得到部分释放,但InGaN/GaN与InGaN/AlGaN多量子阱结构中阱层InGaN的应力发生了不同的变化.XRD的结果证实了这一结论.     

Growth and characterization of GaN thin films on SiC SOI substrates

SiC semiconductor-on-insulator (SOI) structures have been investigated as substrates for the growth of GaN films. The SiC SOI was obtained through the conversion of Si SOI wafers by reaction with propane and H₂. (111) SiC SOI have been produced by this carbonization process at temperatures ranging from 1200 to 1300°C. X-ray diffraction (XRD) and infrared spectroscopy (FTIR) are used to chart the conversion of the Si layer to SiC. Under our conditions, growth time of 3 min at 1250°C is sufficient to completely convert a 1000? layer. XRD of the SiC SOI reveals a single SiC peak at 2θ = 35.7° corresponding to the (111) reflection, with a corrected full width at half-maximum (FWHM) of ~590±90 arc-sec. Infrared spectroscopy of SiC SOI structures obtained under optimum carboniza-tion conditions exhibited a sharp absorption peak produced by the Si-C bond at 795 cm⁻¹, with FWHM of ∼ 20–25 cm⁻¹. Metalorganic CVD growth of GaN on the (111) SiC SOI was carried out with trimethylgallium and NH₃. The growth of a thin (≤200?), low temperature (500°C) GaN buffer layer was followed by the growth of a thick (∼2 μm) layer at 1050°C. Optimum surface morphology was obtained for zero buffer layer. XRD indicates highly oriented hexagonal GaN, with FWHM of the (0002) peak of ~360±90 arc-sec. Under high power excitation, the 300°K photoluminescence (PL) spectrum of GaN films exhibits a strong near band-edge peak (at λ_p~371 nm, with FWHM = 100–150 meV) and very weak yellow emission. Under low power excitation, the 370 nm PL emission from the GaN/SiC SOI structure increases rapidly with SiC carbonization temperature, while the yellow band (∼550–620 nm) correspondingly decreases.