激光干涉结晶法制备三维有序分布的nc-Si阵列

利用准分子激光干涉结晶法使a Si∶H/a SiNx∶H多层膜中的超薄a Si∶H层定域晶化 ,成功地制备出三维有序分布的nc Si阵列。原子力显微镜 (AFM )、微区拉曼 (micro Raman)光谱及剖面透射电子显微镜 (X TEM)的分析结果揭示在晶化薄膜中已形成平均尺寸约为 3 6nm ,横向周期 2 μm ,纵向周期与a Si∶H/a SiNx∶H多层膜周期 (14nm)相等的nc Si阵列。     

a-Si∶H/SiO2多层膜晶化过程中的发光机理

采用在等离子体增强化学气相沉积（PECVD）系统中淀积a-Si∶H薄膜结合原位等离子体氧化的技术，制备了一系列不同a-Si∶H子层厚度的a-Si∶H/SiO2多层膜. 通过对其进行三步热处理：脱氢、快速热退火及准静态退火,使a-Si∶H/SiO2多层膜中a-Si∶H层发生非晶态到晶态的相变，获得尺寸可控的纳米硅nc-Si/SiO2多层膜. 结合Raman谱，FTIR谱和TEM测试，对退火过程中多层膜的光致发光性质进行跟踪研究，分析了a-Si∶H/SiO2多层膜在各个热处理阶段发光机理的演变，讨论了a-Si∶H/SiO2多层膜晶化为nc-Si/SiO2多层膜过程中，发光机制与微结构之间的相互联系.     

等离子体氧化nc-Si/SiO_2多层膜的蓝光发射

报道了在等离子体增强化学气相沉积 (PECVD)系统中用交替淀积 a-Si对其进行原位等离子体氧化的方法制备了 a-Si∶H/ Si O2 多层膜。随着 a-Si∶H子层的厚度从 3 .8nm减小到 1 .5 nm,a-Si∶H/ Si O2 多层膜的光吸收边和光致发光 (PL )出现了蓝移。在晶化的 a-Si∶ H/ Si O2 多层膜中不仅观察到室温下的红光带 (80 0nm)的发光峰 ,而且还观察到蓝光发射 (4 2 5 nm) ,结合 Raman,TEM和 PL测试 ,对其原因作了简单的分析     

a-Si:H/SiO2多层膜晶化过程中的发光机理

采用在等离子体增强化学气相沉积(PECVD)系统中淀积a-Si:H薄膜结合原位等离子体氧化的技术,制备了一系列不同a-Si:H子层厚度的a-Si:H/SiO2多层膜.通过对其进行三步热处理:脱氢、快速热退火及准静态退火,使a-Si:H/SiO2多层膜中a-Si:H层发生非晶态到晶态的相变,获得尺寸可控的纳米硅nc-Si/SiO2多层膜.结合Raman谱,FTIR谱和TEM测试,对退火过程中多层膜的光致发光性质进行跟踪研究,分析了a-Si:H/SiO2多层膜在各个热处理阶段发光机理的演变,讨论了a-Si:H/SiO2多层膜晶化为nc-Si/SiO2多层膜过程中,发光机制与微结构之间的相互联系.     

a-Si:H/SiO2多层膜晶化过程中的发光机理

采用在等离子体增强化学气相沉积(PECVD)系统中淀积a-Si:H薄膜结合原位等离子体氧化的技术,制备了一系列不同a-Si:H子层厚度的a-Si:H/SiO2多层膜.通过对其进行三步热处理:脱氢、快速热退火及准静态退火,使a-Si:H/SiO2多层膜中a-Si:H层发生非晶态到晶态的相变,获得尺寸可控的纳米硅nc-Si/SiO2多层膜.结合Raman谱,FTIR谱和TEM测试,对退火过程中多层膜的光致发光性质进行跟踪研究,分析了a-Si:H/SiO2多层膜在各个热处理阶段发光机理的演变,讨论了a-Si:H/SiO2多层膜晶化为nc-Si/SiO2多层膜过程中,发光机制与微结构之间的相互联系.     

SiC/nc-Si多层薄膜的光致可见发光谱的紧束缚理论

用Vogl提出的sp3s紧束缚模型来研究碳化硅/纳米硅（SiC/nc-Si）多层薄膜的能带结构与其光致发光谱的关系，并设计出SiC/nc-Si多层薄膜最佳结构为{Si}1{SiC}8，即碳化硅层的厚度是纳米硅层厚度的8倍时的超晶格结构蓝光发射的效率最高. 在等离子体增强化学气相沉积系统中,通过控制进入反应室的气体种类逐层沉积含氢非晶SiCx∶H(a-SiCx∶H)和非晶Si∶H (a-Si∶H) 薄膜,然后经过高温热退火处理,成功制备出了晶化纳米SiC/nc-Si(多晶SiC和纳米Si)多层薄膜. 利用截面透射电子显微镜技术分析了a-SiCx∶H/nc-Si∶H多层薄膜的结构特性,表明制得的超晶格结构稍微偏离设计，它的结构为{Si}1{SiC}5. 最后对晶化样品的光致发光谱进行研究，详细分析了各个光致发光峰的物理本质.     

基于PECVD工艺的a-SiC_x∶H发光微腔的研究

以 PECVD为制备工艺 ,a-Si O2 ∶ H/a-Si∶ H为布拉格反射镜多层膜 ,a-Si Cx∶ H为中间腔体发光材料 ,制备垂直腔面的发光微腔。文章通过模拟确定了微腔的多层膜层数和排列顺序 ,并对微腔的发光特性进行了反射谱和荧光谱研究。结果表明 ,该微腔性能良好 ,能激射出半高宽为 9nm、波长为 743 nm的荧光峰 ,与设计值70 0 nm基本吻合。     

μc-Si∶H/a-Si∶H多层膜的周期性结构和量子尺寸效应

利用射频辉光放电法,通过周期性交替切换两种耦合电极的方式,制备了μc-Si∶H/a-Si∶H多层膜．低角度X射线衍射(LAXRD)测试表明,这种多层膜具有良好的周期性结构．观察了上述多层膜的光学性质及电导率与温度的关系,发现其吸收边随着a-Si∶H层的减薄而蓝移,低温下的电导激活能Ea随着a-Si∶H层的减薄而减小     

SiC/nc-Si多层薄膜的光致可见发光谱的紧束缚理论

用Vogl提出的sp3s*紧束缚模型来研究碳化硅/纳米硅(SiC/nc-Si)多层薄膜的能带结构与其光致发光谱的关系,并设计出SiC/nc-Si多层薄膜最佳结构为{Si}1{SiC}8,即碳化硅层的厚度是纳米硅层厚度的8倍时的超晶格结构蓝光发射的效率最高.在等离子体增强化学气相沉积系统中,通过控制进入反应室的气体种类逐层沉积含氢非晶SiCx:H(a-SiCx:H)和非晶Si:H(a-Si:H)薄膜,然后经过高温热退火处理,成功制备出了晶化纳米SiC/nc-Si(多晶SiC和纳米Si)多层薄膜.利用截面透射电子显微镜技术分析了a-SiCx:H/nc-Si:H多层薄膜的结构特性,表明制得的超晶格结构稍微偏离设计,它的结构为{Si}1{SiC}5.最后对晶化样品的光致发光谱进行研究,详细分析了各个光致发光峰的物理本质.     

SiC/nc-Si多层薄膜的光致可见发光谱的紧束缚理论

用Vogl提出的sp3s*紧束缚模型来研究碳化硅/纳米硅(SiC/nc-Si)多层薄膜的能带结构与其光致发光谱的关系,并设计出SiC/nc-Si多层薄膜最佳结构为{Si}1{SiC}8,即碳化硅层的厚度是纳米硅层厚度的8倍时的超晶格结构蓝光发射的效率最高.在等离子体增强化学气相沉积系统中,通过控制进入反应室的气体种类逐层沉积含氢非晶SiCx:H(a-SiCx:H)和非晶Si:H(a-Si:H)薄膜,然后经过高温热退火处理,成功制备出了晶化纳米SiC/nc-Si(多晶SiC和纳米Si)多层薄膜.利用截面透射电子显微镜技术分析了a-SiCx:H/nc-Si:H多层薄膜的结构特性,表明制得的超晶格结构稍微偏离设计,它的结构为{Si}1{SiC}5.最后对晶化样品的光致发光谱进行研究,详细分析了各个光致发光峰的物理本质.     

纳米硅二极管的独特性能

摘要:使用PECVD薄膜淀积技术制成的纳米硅薄膜(nc-Si∶H)具有优异的性能。把纳米硅薄膜淀积在异型的单晶硅衬底上,制成了nc-Si/c-Si异质结二极管。研制成的纳米硅二极管具有许多优于传统硅二极管的独特性能。     

微腔中nc-Si/SiN超晶格的光致发光

研究了一维光子晶体微腔结构对nc-Si/a-SiNz超晶格发射的调制.一维光子晶体微腔采用两种具有不同折射率的非化学组分非晶氮化硅的周期调制结构,腔中嵌入采用激光晶化方法制备的硅量子点阵列,从Raman谱和透射电子显微镜分析得到其尺寸约为3～4 nm.从光致发光谱上观察到明显的选模作用、明显变窄的发光峰以及约两个量级的发光强度的增强.微腔对硅量子点阵列发光的调制主要表现在两个方面:共振模式的增强和非共振模式的抑制.硅量子点中位于腔共振模式的辐射跃迁被增强,非共振模式的辐射跃迁被抑制,因此位于腔共振频率处的跃迁通道成为硅量子点中唯一的辐射跃迁通道,导致光致发光谱的窄化和强度的增强.因此,在提高硅材料发光效率方面,光子晶体微腔具有非常大的应用前景.     

Size Control of Nanoscale Silicon Particles Formed in Thermally Annealed A-Si∶H Films and Its Photoluminescence

A method to control the si ze of nanoscale silicon grown in thermally annealed hydrogenated amorphous silico n (a-Si∶H) films is reported. Using the characterizing techniques of micro-Ra man scattering, X-ray diffraction and computer simulation, it is found that the sizes of the formed silicon particles change with the temperature rising rate i n thermally annealing the a-Si∶H films. When the a-Si∶H films have been anne aled with high rising rate( ~100 ℃/s), the sizes of nanoscale silicon particle s are in the range of 1.6~15 nm. On the other hand, if the a-Si∶H films have been annealed with low temperature rising rate(~1 ℃/s), the sizes of nanoscale silicon particles are in the range of 23~46 nm. Based on the theory of crystal nucleation and growth, the effect of temperature rising rate on the sizes of th e formed silicon particles is discussed. Under high power laser irradiation, in situ nanocrystallization and subsequent nc-Si clusters are small enough for vis ible light emission, authors have not detected any visible photoluminescence(PL) from these nc-Si clusters before surface passivation. After electrochemical ox idization in hydrofluoric acid, however, intense red PL has been detected. Cycli c hydrofluoric oxidization and air exposure can cause subsequent blue shift in t he red emission. The importance of surface passivation and quantum confinement i n the visible emissions has been discussed.     

激光二极管抽运的高光束质量的Yb

演示了激光二极管(LD)端面抽运Yb∶YAG薄片固体激光器,抽运源是美国相干公司(COHERENT)光纤耦合输出半导体激光器,光纤输出芯径为800 μm,在940 nm处最大输出功率为13.56 W,由于光纤输出芯径较大,不利于抽运光和振荡光的模式匹配,为了得到较小的抽运光斑,采用了焦距比为30∶12的耦合透镜组压缩入射到晶体端面的抽运光光腰半径,晶体为原子掺杂浓度8 at.-%,几何尺寸为φ7 mm×1.6 mm国产Yb∶YAG晶体,整个实验装置采用温差电致冷(TEC)和循环水冷却方式,实验中得到了3.06 W的连续激光输出,激光器的斜率效率为33.1%,测得M2因子在x和y方向分别为1.54和1.73,具有良好的光束质量。     

a-Si:H热处理过程中形成的纳米硅粒及其光致发光

报道了氢化非晶硅薄膜在600～620℃温度下快速退火10 s可以形成纳米晶硅,其拉曼散射表明,所形成的纳米晶硅在薄膜中的分布是随机的,其直径在1.6～15 nm内.根据晶体生长理论和计算机模拟,讨论了升温快慢与所形成纳米硅颗粒大小之间的关系,并且在强光照射下观察了纳米晶硅在薄膜中的结晶和生长情况.经退火形成的nc-Si可见光辐射较弱,不能检测到它们的光致发光,但用氢氟酸腐蚀钝化后则可检测到较强的红PL,并且钝化后的nc-Si在空气中暴露一定时间后,其辐射光波长产生了蓝移.就表面钝化和量子限制对可见光辐射的重要性作了讨论.     

电子束蒸发制备掺钕钇铝石榴石薄膜特性研究

硅基光电集成技术是当代高速信息化的重要发展方向之一。为了研究制备在硅衬底上的新型发光材料,突破Nd:YAG固体激光工作物质主要是晶体、透明陶瓷等固体形态的限制,采用电子束蒸发沉积工艺,在硅(100)衬底上制备了Nd:YAG薄膜,并对Nd:YAG薄膜的表面形貌、晶体结构、光学特性进行了测试。X射线和扫描电子显微镜测试结果显示,Nd:YAG薄膜经1100℃真空高温退火处理1h后有效结晶,采用钛蓝宝石激光器输出808nm激光激发,液氮冷却的InGaAs阵列探测器室温下得到Nd:YAG薄膜的1064nm主荧光峰的荧光光谱。结果表明,采用电子束蒸发沉积和后续高温退火工艺可以在硅衬底上制备Nd:YAG晶体薄膜。     

Atomic Layer Deposition Assisted Pattern Multiplication of Block Copolymer Lithography for 5 nm Scale Nanopatterning

5‐nm‐scale line and hole patterning is demonstrated by synergistic integration of block copolymer (BCP) lithography with atomic layer deposition (ALD). While directed self‐assembly of BCPs generates highly ordered line array or hexagonal dot array with the pattern periodicity of 28 nm and the minimum feature size of 14 nm, pattern density multiplication employing ALD successfully reduces the pattern periodicity down to 14 nm and minimum feature size down to 5 nm. Self‐limiting ALD process enable the low temperature, conformal deposition of 5 nm thick spacer layer directly at the surface of organic BCP patterns. This ALD assisted pattern multiplication addresses the intrinsic thermodynamic limitations of low χ BCPs for sub‐10‐nm scale downscaling. Moreover, this approach offers a general strategy for scalable ultrafine nanopatterning without burden for multiple overlay control and high cost lithographic tools.     

Gd_xY_(1-x)Ca_4O(BO_3)_3晶体非临界相位匹配产生1064nm三次谐波

通过研究生长不同Gd离子和Y离子配比组份的GdxY1 -xCa4 O(BO3) 3晶体 ,得到了室温下可以实现非临界相位匹配产生 10 64nm三次谐波的新型非线性光学晶体Gd0 .37Y0 .6 3Ca4 O(BO3) 3。报道了GdxY1 -xCa4 O(BO3) 3晶体实现10 64nm三次谐波的相位匹配角。用电光调Q的Nd∶YAG激光器对一块长 11mm ,Y 轴切割的Gd0 .37Y0 .6 3Ca4 O(BO3) 3晶体进行了转换效率的测量 ,其结果为 14 7%。     

固体三倍频激光在高压H2中受激拉曼散射的实验研究

利用Nd∶YAG激光器的三倍频输出 (35 5nm)在H2 中的受激拉曼散射 (SRS)获得波长在 2 0 4～ 86 7nm范围内的激光输出。当抽运能量为 70mJ时观察到四阶Stokes光和五阶Anti Stokes光 ,其中第一阶Stokes光 (416nm)输出能量为 2 8 7mJ,第二阶Stokes光 (5 0 3nm)输出能量为 16mJ,一阶Anti Stokes光 (30 9nm)输出能量为 3mJ。研究了H2 压力和各阶Stokes光能量的关系 ,同时观察到环行光斑和脉宽压缩现象。