氢化对ZnO发光性质的影响

通过低温光致发光(PL)谱研究氢化对ZnO发光性质的影响.氢通过一个直流等离子体发生装置引入到ZnO晶体.研究发现氢的引入影响了束缚激子的相对发光强度,特别是氢化以后I4峰(3.363eV)的强度增加.与未氢化样品相比较,氢化样品显示出不同的温度依赖PL谱.在4.2K温度下,测量了氢化样品表面以下不同深度处的PL谱.研究发现I4峰的强度和I4峰与I8峰强度比随深度变化而变化,说明了在引入的氢和浅施主之间的直接联系.一般而言,氢化会增强带边发射并钝化绿光发射.     

表面覆盖退火对ZnO薄膜光学性质的影响

研究了暴露在空气中退火和表面覆盖蓝宝石基板退火对MOCVD生长的ZnO薄膜光学性质的影响.研究发现,暴露在空气中退火虽可以去除薄膜中的氢杂质,并在低温光致发光(PL)谱中观察到与氢相关的束缚激子峰消失,但是退火后样品室温PL谱中可观察到很强的可见光发射,表明样品中引入了大量的深能级,样品的自由激子发光没有增强.而表面覆盖蓝宝石基板退火的样品,有效去除了氢杂质,但没有观察到可见光发射,说明表面覆盖蓝宝石基板退火可以有效地保护ZnO表面不分解,不生成深能级中心.由于激子束缚中心的减少,表面覆盖退火样品的自由激子发射大大增强.     

表面覆盖退火对ZnO薄膜光学性质的影响

研究了暴露在空气中退火和表面覆盖蓝宝石基板退火对MOCVD生长的ZnO薄膜光学性质的影响.研究发现,暴露在空气中退火虽可以去除薄膜中的氢杂质,并在低温光致发光(PL)谱中观察到与氢相关的束缚激子峰消失,但是退火后样品室温PL谱中可观察到很强的可见光发射,表明样品中引入了大量的深能级,样品的自由激子发光没有增强.而表面覆盖蓝宝石基板退火的样品,有效去除了氢杂质,但没有观察到可见光发射,说明表面覆盖蓝宝石基板退火可以有效地保护ZnO表面不分解,不生成深能级中心.由于激子束缚中心的减少,表面覆盖退火样品的自由激子发射大大增强.     

Effect of Surface-Covered Annealing on the Optical Properties of ZnO Films Grown by MOCVD

研究了暴露在空气中退火和表面覆盖蓝宝石基板退火对MOCVD生长的ZnO薄膜光学性质的影响. 研究发现，暴露在空气中退火虽可以去除薄膜中的氢杂质，并在低温光致发光(PL)谱中观察到与氢相关的束缚激子峰消失，但是退火后样品室温PL谱中可观察到很强的可见光发射，表明样品中引入了大量的深能级，样品的自由激子发光没有增强. 而表面覆盖蓝宝石基板退火的样品，有效去除了氢杂质，但没有观察到可见光发射，说明表面覆盖蓝宝石基板退火可以有效地保护ZnO表面不分解，不生成深能级中心. 由于激子束缚中心的减少，表面覆盖退火样品的自由激子发射大大增强.     

Cu掺杂ZnO薄膜的结构及发光特性

采用溶胶-凝胶旋涂法在玻璃衬底上制备了不同Cu掺杂量的ZnO薄膜。用显微镜和X射线衍射(XRD)研究了Cu掺杂对ZnO薄膜形貌和微结构的影响。结果表明,制备得到的ZnO薄膜具有应变小和c轴择优取向。室温下测量了样品Zn1-xCuxO的光致发光(PL)谱,发现所有样品的PL谱中均观察到435nm左右的蓝光发光带,发光带强度与Cu的掺杂量有关;当x=0.06时,Zn1-xCuxO薄膜的PL谱中出现了较强的蓝光发射。分析了掺杂量对发光性能的影响,并对样品的发光机制进行了探讨,推断出蓝光峰来源于电子由导带底到锌空位(VZn)能级的跃迁及锌填隙(Zni)能级到价带顶的跃迁,它们可通过改变Cu的掺杂量予以控制。     

热处理对ZnO六棱微管结构及发光特性的影响(英文)

采用水热法在p-Si(111)衬底上生长出六棱ZnO微管,在空气中进行了300～600℃不同温度的热处理,并用XRD、XPS、PL谱研究了热处理对ZnO微管的结构、发光性能的影响。结果表明经过热处理后,ZnO微管的晶体质量显著改善。室温下的光致发光测试显示,在可见发射几乎消失的情况下,近带边发射的强度显著增大。与原位生长的ZnO微管相比,在泵浦密度为28kW/cm2时,热处理400℃的样品在近紫外区产生一个新的发射峰P。通过验证发射峰A与P之间的相对能量位置,认为新发射峰P可能是由激子-激子碰撞引起的。     

热氧化法制备ZnO薄膜及其特性研究

用热氧化金属Zn膜的方法在Si(111)衬底上制备ZnO薄膜。X射线衍射结果表明,500℃氧化的样品的结晶性能最好。随氧化温度的升高,薄膜内的应力方向在450~500℃之间发生转变,从沿c轴的张应力变为压应力。500℃氧化的样品的室温光致发光(PL)谱中,紫外峰的半高宽为94.8meV,其强度与深能级发射强度之比高达162。氧化温度超过700℃后,样品的PL谱以深能级发射为主,对此现象产生的原因进行了讨论。     

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。     

退火对MOCVD法生长ZnO薄膜性能的影响

采用MOCVD方法在(001)Si衬底上生长ZnO薄膜,并在空气中800℃退火1 h.生长及退火样品的XRD图谱均显示了较强的(002)ZnO衍射峰,表明ZnO薄膜为c轴高取向生长.光电子能谱(XPS)分析显示,退火后ZnO薄膜从富Zn生长变为富O生长.在样品的室温PL 谱中,观察到未退火样品的紫外发射峰的中心为3.28 eV,并观察到退火样品位于3.30 eV的自由激子发射峰和位于3.23 eV的施主-受主对的复合发光峰.实验结果表明,退火后ZnO薄膜的晶体质量得到提高.     

热处理温度对片状ZnO晶体结构和光学性质的影响

采用均匀沉淀法,在无任何催化剂的条件下,两步合成片状ZnO晶体。105℃干燥得到ZnO晶体前驱物,400℃煅烧得到纯ZnO晶体。通过XRD、SEM、TEM、UV-vis和PL光谱等测试手段对ZnO晶体在两个不同热处理温度下的结构和光学性质进行表征。结果显示:ZnO晶体为六方纤锌矿结构,(0001)面形貌为规则的片状正六边形。热处理温度由105℃升至400℃,样品直径增加,透射率降低,禁带宽度减小,光致发光近带边发射峰强度减弱,位置红移。实验结果表明,热处理温度对均匀沉淀法合成ZnO晶体的光学性质存在一定影响。     

Photoluminescence study of ZnO varistor stability

Photoluminescence (PL) measurements were carried out on commercial ZnO varistor samples that were electrically stressed and/or annealed at different temperatures. Changes in the intensity of green and yellow luminescence centers were studied as a function of annealing treatment. It was found that the ZnO luminescence (green and yellow) decrease with increase in annealing temperature, reach a minimum at 700°C, and increase again beyond 800°C. Furthermore, these green and yellow luminescence bands observed in the PL spectra are quenched in the ZnO varistor samples, compared to pure ZnO. In an electrically stressed ZnO varistor sample, the luminescence intensity was found to be higher compared to the as-sintered varistor sample. Annealing of the stressed varistor sample resulted in a decrease of the luminescence intensity. These PL observations are consistent with previous deep level transient spectroscopy and doppler positron annihilation spectroscopy results. All of the experimental results are consistent with the ion migration model of degradation and can be explained using a grain boundary defect model.     

溶液浓度对ZnO纳米棒形貌和发光的影响

为了获取高质量、高取向排列规则的ZnO纳米棒,玻璃衬底预先用脉冲激光沉积方法制备一层ZnO薄膜作为籽晶层,应用水热法在玻璃衬底上生长ZnO纳米棒。探究了籽晶层及不同溶液浓度对ZnO纳米棒结构和发光的影响,用扫描电子显微镜和X射线衍射仪测量样品的形貌和结构,用组建的光致发光测试系统对样品的室温光致发光光谱进行测定。结果表明,ZnO纳米棒具有高度取向且分布致密均匀;光致发光光谱显示ZnO的近带边发射比深能级发光略低;随着溶液浓度的增加,近带边发光和深能级发光相对强度的比值依次降低。     

微量Co2+掺杂ZnO粉体的结构和光学性能研究

采用球磨法制备了Zn1-xCoxO(x=0,0.004,0.008)纳米粉体,分别利用XRD,PL光谱和紫外-可见吸收光谱对样品进行了表征。XRD图谱显示样品呈六方纤锌矿结构,随着Co2+离子掺杂量的增加,晶格常数和平均晶粒尺寸略有减小。在PL光谱上观察到三个发光带:370nm处的本征发光峰、468nm附近的强蓝光发光峰,以及533nm附近的绿光发光峰。和球磨样品相比,1 200℃退火的样品的发光强度明显增强,这归因于退火使样品晶粒长大。在紫外-可见吸收谱上可以观察到两个吸收带:由ZnO的带隙吸收引起的360～388nm的强紫外吸收带和由Co2+离子的d-d跃迁引起的565nm附近的可见光吸收带。因此通过调节Co2+掺杂量和选择适当的退火温度可制备高质量的发光材料。     

应力对ZnO/Si异质结构的光致发光的影响

研究了ZnO薄膜中应力对发光的影响.实验样品为ZnO体单晶、在Si基片上直接生长的ZnO薄膜以及通过SiC过渡层在Si基片上生长的ZnO薄膜.测量了这三种样品的X射线衍射图形、喇曼光谱和光致发光光谱.由X射线衍射图形可以看出,由于SiC过渡层缓解了ZnO与Si之间的晶格失配,使得通过SiC过渡层在Si上生长的ZnO薄膜的结晶质量好于直接在Si上生长的ZnO薄膜的质量.进一步通过喇曼谱测量发现,与ZnO体单晶相比,直接在Si上生长的ZnO薄膜的E2(high)峰红移1.9cm-1,根据喇曼谱峰位移与应力的关系可以推出薄膜中存在0.4GPa的张应力;而通过SiC过渡层在Si上生长的ZnO薄膜的E2(high)峰红移0.9cm-1,对应着0.2GPa的张应力.对照X射线衍射图形的结果可以看出,薄膜中张应力的大小与薄膜的结晶质量密切相关,表明张应力来源于外延层和基片间的晶格失配,晶格失配越大,外延层中产生的张应力越大.有无SiC过渡层的两种薄膜样品的PL光谱中都存在紫外和绿光两种谱带,随样品热处理时氧气分压增加,两种样品都出现绿光增强的相似的变化规律,但有SiC过渡层的样品的变化幅度较小.这一结果说明,绿色发光中心与薄膜的质量,也就是与薄膜中存在的张应力大小有关.在以往研究中得出的非故意掺杂ZnO薄膜的绿色发光中心来源于氧反位缺陷(Ozn),文中研究的结果正好可以解释氧反位缺陷形成的原因.由于薄膜中存在张应力,使得样品的能量升高,其结果必然会产生缺陷来释放张应力,以便降低系统能量.而氧离子半径大于锌离子半径,氧替位锌有利于释放张应力,也就是说,在存在张应力的情况下,Ozn的形成能降低.这一结果进一步证明Si上生长的ZnO薄膜中的绿色发光中心与氧反位缺陷有关.     

ZnO/SiC/Si(111)异质外延

使用SiC作为过渡层,采用自行设计建造的连通式双反应室高温MOCVD系统很好地克服了ZnO和SiC生长时的交叉污染问题,在Si基片上外延出高质量的ZnO薄膜.测量了样品的XRD和摇摆曲线,以及室温下的PL谱.实验结果表明,SiC过渡层的引入大大提高了ZnO薄膜的质量和发光性能,并有望实现在Si上制备ZnO单晶薄膜.     

无定型SiO2对纳米ZnO缺陷发光的辅助增强效应研究

利用正硅酸乙酯水解后的无定型SiO2网络结构,合成了不同尺度的纳米ZnO。X射线衍射(XRD)谱显示,当正硅酸乙酯的量从0ml增加到5ml,ZnO的粒径从14.6nm减小到1.9nm;光致发光(PL)光谱显示,发射峰位从560nm蓝移到510nm,发射强度明显增强。利用紫外-可见(UV-VIS)吸收光谱、PL光谱以及能级结构分析,我们认为,纳米ZnO随尺度下降所产生的发光增强来源于无定形SiO2所抑制的ZnO表面非辐射跃迁过程以及二者之间的再吸收过程;此外,纳米ZnO尺度的下降,使得其表面的光生电子和晶格内部的O空位(Vo)之间的距离减小,提高了辐射跃迁的几率也是获得高荧光效率的可能原因。     

Effect of Lattice Mismatch on Luminescence of ZnO/Si Hetero-Structure

研究了ZnO薄膜中应力对发光的影响.实验样品为ZnO体单晶、在Si基片上直接生长的ZnO薄膜以及通过SiC过渡层在Si基片上生长的ZnO薄膜.测量了这三种样品的X射线衍射图形、喇曼光谱和光致发光光谱.由X射线衍射图形可以看出,由于SiC过渡层缓解了ZnO与Si之间的晶格失配,使得通过SiC过渡层在Si上生长的ZnO薄膜的结晶质量好于直接在Si上生长的ZnO薄膜的质量.进一步通过喇曼谱测量发现,与ZnO体单晶相比,直接在Si上生长的ZnO薄膜的E2(high)峰红移1.9cm-1,根据喇曼谱峰位移与应力的关系可以推出薄膜中存在0.4GPa的张应力;而通过SiC过渡层在Si上生长的ZnO薄膜的E2(high)峰红移0.9cm-1,对应着0.2GPa的张应力.对照X射线衍射图形的结果可以看出,薄膜中张应力的大小与薄膜的结晶质量密切相关,表明张应力来源于外延层和基片间的晶格失配,晶格失配越大,外延层中产生的张应力越大.有无SiC过渡层的两种薄膜样品的PL光谱中都存在紫外和绿光两种谱带,随样品热处理时氧气分压增加,两种样品都出现绿光增强的相似的变化规律,但有SiC过渡层的样品的变化幅度较小.这一结果说明,绿色发光中心与薄膜的质量,也就是与薄膜中存在的张应力大小有关.在以往研究中得出的非故意掺杂ZnO薄膜的绿色发光中心来源于氧反位缺陷(Ozn),文中研究的结果正好可以解释氧反位缺陷形成的原因.由于薄膜中存在张应力,使得样品的能量升高,其结果必然会产生缺陷来释放张应力,以便降低系统能量.而氧离子半径大于锌离子半径,氧替位锌有利于释放张应力,也就是说,在存在张应力的情况下,Ozn的形成能降低.这一结果进一步证明Si上生长的ZnO薄膜中的绿色发光中心与氧反位缺陷有关.     

Increase in photoluminescence of Zn-doped p-type InP after hydrogenation

The authors report on the effect of hydrogenation on the low-temperature (5.5 K) photoluminescence properties of Zn-doped p-type (p approximately 3*10/sup 18/ cm/sup -3/) InP substrates. The photoluminescence spectrum of the as-grown sample shows a Zn/sub In/ acceptor-related transition near the band-edge at 1.386 eV, a Zn-related PL band at 1.214 eV and a phosphorus vacancy V/sub P/-related PL band at 1.01 eV. After hydrogenation of the samples by exposure to hydrogen plasma, which completely passivates the Zn/sub In/ acceptors over a depth of more than 1 mu m, the deep luminescence bands (1.214 and 1.01 eV) disappeared, with a concomitant approximately 2000-fold increase in the intensity of the near-band-edge emission. Such a large increase in radiative efficiency together with the elimination of the deep luminescence bands indicates hydrogen passivation of deep nonradiative centers in addition to passivation of shallow acceptors.<>     

Defect-related visible luminescence of ZnO nanorods annealed in oxygen ambient

ZnO nanorods prepared by a solution-phase method are annealed at different temperatures in oxygen ambient.The luminescence properties of the samples are investigated.In the same excitation condition,the photoluminescence(PL) spectra of all samples show an ultraviolet(UV) emission and a broad strong visible emission band.The asymmetric visible emis-sion band of annealed samples has a red-shift as the annealing temperature increasing from 200 ℃ to 600 ℃ and it can be deconvoluted into two subband emissions centered at 535 nm(green emission) and 611 nm(orange-red emission) by Gaussian-fitting analysis.Analyses of PL excitation(PLE) spectra and PL spectra at different excitation wavelengths reveal that the green emission and the orange-red emission have a uniform initial state,which can be attributed to the electron transition from Zn interstitial(Zni) to oxygen vacancy(Vo) and oxygen interstitial(Oi),respectively.