表面等離子體對納米結構ZnO膜光致發(fā)光性能的調制.pdf

1、氧化鋅(ZnO)是直接帶隙寬禁帶化合物半導體材料，其禁帶寬度為3.37 eV,在室溫下?lián)碛?0 meV的激子束縛能，具有高的熱穩(wěn)定性和卓越的光學性質，因此，ZnO成為繼GaN之后研究的一個新熱點。盡管ZnO薄膜的研究在實驗和理論方面都取得了可喜的進展，但是表面等離子體對ZnO薄膜發(fā)光的調制機制有待于進一步的研究。
　　 在本論文中，用化學氣相沉積法在藍寶石襯底上生長納米結構ZnO薄膜，在納米結構ZnO薄膜表面上利用真空直流濺射儀

2、蒸鍍Au納米顆粒。ZnO薄膜晶體結構用X-射線衍射儀(XRD)表征，結果表明制備的ZnO為纖鋅礦六角形結構，和沿c軸擇向生長特性。
　　 樣品的表面形貌和表面粗糙度分別用掃描電子顯微鏡(SEM)和原子力顯微鏡(AFM)測定，SEM測定樣品的表面形貌，AFM測試確定樣品的表面粗糙度。
　　 通過對ZnO薄膜的光致發(fā)光(PL)譜的熒光光譜儀測試，發(fā)現(xiàn)多數(shù)未蒸鍍Au的ZnO薄膜PL譜由兩個發(fā)射峰組成，一個是波長約380 nm的

3、近帶邊發(fā)射，另一個是約500 nm深能級發(fā)射。通常，與可見光發(fā)射強度相比，紫外發(fā)射的強度相對較弱。而蒸鍍Au后的ZnO薄膜PL譜也由紫外發(fā)射帶和可見光發(fā)射帶組成，但是，它們的發(fā)光強度發(fā)生了很大變化。在不同溫度下制備的ZnO樣品蒸鍍Au以后的紫外發(fā)射強度和未蒸鍍Au的相比，紫外發(fā)射強度的增強倍數(shù)不同。同時，蒸鍍Au前后ZnO薄膜的PL譜中的可見光發(fā)射得到不同程度的抑制。關于ZnO薄膜的光致發(fā)光的顯著的改變，物理機制是入射光的電場和Au納米

4、顆粒表面的電子耦合，在Au和ZnO的界面處產(chǎn)生了表面等離子體，Au納米顆粒附近的電場可強烈增強，所以，激發(fā)源強度的劇增造成激發(fā)過程中激發(fā)速率的提高。對于缺陷發(fā)光的抑制，可以認為借助金納米顆粒，缺陷態(tài)上的電子被轉移到導帶上，電荷的轉移引起導帶電子密度的增加，最終造成紫外發(fā)射的增強，使缺陷態(tài)電子密度的下降導致可見光發(fā)射的抑制。
　　 表面蒸鍍Au納米顆粒的ZnO膜的吸收譜用紫外-可見-近紅外分光光度計(UV-VIS-NIR spec