Er、Tm摻雜ZnO-Al2O3的光致發(fā)光的研究.pdf

1、(1) Er、Tm和Si共摻雜ZnO薄膜的研究
　　為了實(shí)現(xiàn)在ZnO半導(dǎo)體材料中的寬帶發(fā)光，我們了研究寬帶敏化劑納米硅對(duì)寬帶譜的影響，我們制備了Er∶ Si∶ ZnO(40nm)/Tm∶ Si∶ ZnO(40nm)雙層膜和Er∶ZnO(40nm)/Tm∶ ZnO(40nm)雙層膜。經(jīng)過900℃退火的Er∶ Si∶ ZnO/Tm∶ Si∶ ZnO雙層薄膜和Er∶ZnO/Tm∶ZnO雙層薄膜都實(shí)現(xiàn)了寬帶發(fā)光并且前者比后者的發(fā)光強(qiáng)度增強(qiáng)

2、了一個(gè)數(shù)量級(jí)。不同深度的XPS和TEM顯示:在Er∶ Si∶ ZnO/Tm∶ Si∶ZnO薄膜中，Er和Tm擴(kuò)散至整個(gè)ZnO薄膜，原有的雙層膜變?yōu)閱螌幽?Er∶ Tm∶Si∶ ZnO)并且形成納米硅顆粒(Si-NCs)。我們對(duì)退火后的Er∶ Tm∶ Si∶ ZnO(80nm)做了變溫的PL譜測(cè)量并提出可能的Er，Tm和Si-NCs間能量相互轉(zhuǎn)換的機(jī)制。
　　(2) Si-NCs對(duì)Er的發(fā)光增強(qiáng)的機(jī)制
　　我們用磁控濺射的方法

3、制備出Er、Si共摻雜Al2O3的多層膜結(jié)構(gòu):{[Er∶ Al2O3(6nm)/Al2O3(2nm)/Si∶ Al2O3(4nm)]×10}和Er摻雜Al2O3∶[Er∶Al2O3(60nm)]的單層膜結(jié)構(gòu)。在用能直接激發(fā)Er的488nm和795nm的激光激發(fā)下，多層膜的光致發(fā)光(PL)強(qiáng)度比單層膜的發(fā)光強(qiáng)度增強(qiáng)了20多倍。在用不能激發(fā)Er的476nm的激光激發(fā)下，多層膜和單層膜幾乎都看不到發(fā)光。這說明多層膜發(fā)光強(qiáng)度的增強(qiáng)并非來自于Si

4、-NCs對(duì)Er的能量傳遞作用而是Er的無輻射退激發(fā)的減少。從而說明Si-NCs對(duì)Er發(fā)光的增強(qiáng)作用不僅可以通過能量的傳遞，還可以通過減少Er的無輻射退激發(fā)。
　　(3) Al2O3多層膜結(jié)構(gòu)發(fā)光特性的退火效應(yīng)
　　我們用三種方式對(duì)Al2O3多層膜進(jìn)行退火:1.快速退火40秒;2.普通退火30分鐘;3.先快速退火40秒再普通退火30分鐘。我們發(fā)現(xiàn)兩次退火的可以形成更強(qiáng)的發(fā)光強(qiáng)度。其原因可能是由于其更好的促進(jìn)Si-NCs的形成。