2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、ZnO為直接帶隙的寬禁帶半導(dǎo)體材料,室溫下禁帶寬度為3.37eV,且激子束縛能高達(dá)60meV,比室溫?zé)犭x化能26meV大很多。因此,與ZnSe(22meV),ZnS(40meV)和GaN(25meV)相比,ZnO是一種合適的用于室溫或更高溫度下的紫外光發(fā)射材料。1996年,隨著第一篇關(guān)于ZnO微晶結(jié)構(gòu)薄膜在室溫下光泵紫外受激發(fā)射報道的發(fā)表,這種材料重新引起人們的注意,并迅速成為半導(dǎo)體激光器件研究的國際新熱點。但是在對ZnO的研究過程中,

2、泵浦閾值較高是限制ZnO作為紫外激光材料的一個難點。一些金屬納米顆粒(比如Ag納米顆粒)在外界光場的激發(fā)下,金屬顆粒表面能產(chǎn)生局域表面等離子體激元(LSPs),這種局域表面等離子體的電場具有近場增強的性質(zhì),其能量增強效果可達(dá)1014。因此,我們可以將金屬納米顆粒與ZnO結(jié)合,制備出復(fù)合薄膜,利用Ag納米顆粒的LSPs增強ZnO的發(fā)光強度,從而降低ZnO的泵浦閾值。 本論文的主體分兩個部分,第一部分關(guān)于ZnO/Ag復(fù)合薄膜材料的結(jié)

3、構(gòu)特性和發(fā)光性質(zhì)的研究;第二部分關(guān)于ZnO納米棒和納米Ag顆粒復(fù)合材料的發(fā)光性質(zhì)的研究。 1.ZnO/Ag復(fù)合薄膜的光學(xué)性質(zhì)的研究 利用射頻磁控濺射的方法在Si(111)襯底上依次鍍上Ag和ZnO薄膜,并將該復(fù)合薄膜在750度的空氣中退火一個小時。樣品的XRD和FESEM結(jié)果表明,Ag薄膜在退火過程中會團聚成顆粒,并在ZnO薄膜中擴散,從而導(dǎo)致復(fù)合薄膜中出現(xiàn)“孔洞”,這對ZnO的結(jié)晶造成一定的破壞,并且隨著Ag厚度的增加

4、,對ZnO結(jié)晶質(zhì)量的破壞就越嚴(yán)重。樣品的PL結(jié)果表明,復(fù)合薄膜ZnO/Ag(5nm)和ZnO/Ag(10nm)在退火后的發(fā)光強度較純ZnO薄膜在相同條件下退火后的發(fā)光強度有不同程度的增強,特別是ZnO/Ag(10nm)復(fù)合薄膜的帶邊發(fā)射強度為純ZnO的12.3倍。我們把這種增強歸結(jié)于Ag納米顆粒的局域表面等離子體(LSP)的作用。而對于那些發(fā)光減弱的復(fù)合薄膜樣品(ZnO/Ag(15nm)、ZnO/Ag(30nm)、ZnO/Ag(55nm

5、)),我們認(rèn)為Ag納米顆粒在擴散過程中降低了ZnO的結(jié)晶質(zhì)量,從而使復(fù)合薄膜的帶邊發(fā)射減弱。因此,一方面,Ag納米顆粒的LSP具有增強ZnO的發(fā)光的作用,另一方面,Ag顆粒在擴散過程中會降低ZnO的結(jié)晶質(zhì)量,使帶邊發(fā)射減弱,這兩者相互競爭,從而最終決定復(fù)合薄膜的發(fā)光強度。 2.ZnO納米棒和Ag納米顆粒復(fù)合材料的光學(xué)性質(zhì) 利用水浴法在石英襯底上生長出高質(zhì)量的ZnO納米棒,并在該納米棒的表面用射頻磁控濺射的方法鍍上40nm

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