SiO_x∶Er薄膜材料光致发光特性的研究

采用射频磁控反应溅射技术,以Er2O3和Si为靶材,制备了SiOx∶Er薄膜材料,在不同温度和不同时间下进行退火处理,室温下测量了样品的光致发光(PL)谱,观察到Er3+在1 530,1 542和1 555 nm处波长的发光,发现退火能明显增强Er3+的发光。研究了退火温度和时间对SiOx∶Er薄膜光致发光的影响,发现Er2O3与Si面积比为1∶1时,1 100℃下20 min退火为样品的最佳退火条件。采用XRD和材料光吸收测试对样品结构和光学性质进行了研究,得到样品中Si晶粒大小为1.6 nm,样品的光学带隙为1.56 eV。对3种不同Er2O3与Si面积比的SiOx∶Er薄膜材料进行研究,得到Er2O3与Si面积比为1∶3为样品的最佳配比,对薄膜材料发光现象进行了探讨。     

a-SiN_xO_y∶Er~(3+)薄膜的光致发光

采用射频 (RF)反应共溅射法制备了 a- Si Ox Ny∶ Er3+薄膜 ,在不同温度下进行退火处理 ,并测量了样品的可见及红外发光 PL谱 ,观察到 Er3+ 在 5 5 0 nm、5 2 5 nm和 15 32 nm的发光以及基质在 6 2 0 nm和 72 0 nm的发光 .发现退火能明显增强 Er3+ 的发光且对可见和红外发光的影响不同 ,讨论了退火明显增强 Er3+ 发光及退火对可见和红外发光影响不同的机理 .测量了 Er3+ 可见发光的变温 PL谱 ,讨论了退火对 Er3+ 不同能级辐射跃迁几率的影响 .根据基质发光随退火温度的变化 ,分析了基质发光峰的起源     

掺铒Al_2O_3/Si多层薄膜中纳米晶Si的形成和敏化效应

采用脉冲激光沉积制备了掺铒Al2O3/Si多层薄膜,在淀积过程中脉冲激光溅射产生的高能量Er原子渗透进入非晶硅层,并引入了额外的应力,在低退火温度下诱导形成纳米晶Si。利用纳米晶Si作为敏化剂有效地增强了Er3+在Al2O3中的光致发光。样品微观结构和发光强度的关系表明,获得高密度和小尺寸的纳米晶Si和Er3+处于良好的发光环境是实现优化发光的关键,最优化的Er3+发光强度在退火温度为600℃的条件下得到。     

a-SiNxOy∶Er3+薄膜的光致发光

采用射频(RF)反应共溅射法制备了a-SiOxNy∶Er3+薄膜,在不同温度下进行退火处理,并测量了样品的可见及红外发光PL谱,观察到Er3+在550nm、525nm和1532nm的发光以及基质在620nm和720nm的发光.发现退火能明显增强Er3+的发光且对可见和红外发光的影响不同,讨论了退火明显增强Er3+发光及退火对可见和红外发光影响不同的机理.测量了Er3+可见发光的变温PL谱,讨论了退火对Er3+不同能级辐射跃迁几率的影响.根据基质发光随退火温度的变化,分析了基质发光峰的起源.     

注铒a-SiOx∶H中Er3+发光与薄膜微观结构的关系

采用光致发光(PL)谱和傅里叶变换红外(FTIR)谱研究了掺铒a-SiOx∶H(a-SiOx∶H〈Er〉)薄膜在不同退火温度下光学性质和微观结构的变化.PL谱的测量结果表明:薄膜在1.54μm的Er3+发光和750nm处的可见发光随退火温度有相同的变化趋势,这种变化和薄膜在退火过程中微观结构的变化有着密切关系.FTIR谱的分析表明:a-SiOx∶H薄膜是一种两相结构,富硅相镶嵌在富氧相中.两者的成分可近似用a-SiOx≈0.3∶H和a-SiOx≈1.5∶H表示,前者性质接近于氢化非晶硅(a-Si∶H),后者性质接近于a-SiO2.富硅相在退火中的变化对Er3+的发光强度有重要影响.     

注铒a-SiOx∶H中Er3+发光与薄膜微观结构的关系

采用光致发光(PL)谱和傅里叶变换红外(FTIR)谱研究了掺铒a-SiOx∶H(a-SiOx∶H〈Er〉)薄膜在不同退火温度下光学性质和微观结构的变化.PL谱的测量结果表明:薄膜在1.54μm的Er3+发光和750nm处的可见发光随退火温度有相同的变化趋势,这种变化和薄膜在退火过程中微观结构的变化有着密切关系.FTIR谱的分析表明:a-SiOx∶H薄膜是一种两相结构,富硅相镶嵌在富氧相中.两者的成分可近似用a-SiOx≈0.3∶H和a-SiOx≈1.5∶H表示,前者性质接近于氢化非晶硅(a-Si∶H),后者性质接近于a-SiO2.富硅相在退火中的变化对Er3+的发光强度有重要影响.     

SiO_2:Er和Si_xO_2:Er薄膜室温Er~(3+)1.54μm波长的电致发光

在 n+ -Si衬底上用磁控溅射淀积掺 Er氧化硅 (Si O2 :Er)薄膜和掺 Er富硅氧化硅 (Six O2 :Er,x>1 )薄膜 ,薄膜经适当温度退火后 ,蒸上电极 ,形成发光二极管 (LED)。室温下在大于 4V反偏电压下发射了来自 Er3+的 1 .5 4μm波长的红外光。测量了由 Si O2 :Er/n+ -Si样品和 Six O2 :Er/n+ -Si样品分别制成的两种 LED,其 Er3+1 .5 4μm波长的电致发光峰强度 ,后者明显比前者强。还发现电致发光强度与 Si O2 :Er/n+ -Si样品和 Six O2 :Er/n+ -Si样品的退火温度有一定依赖关系     

掺Er Al2O3光波导薄膜材料的制备及光学特性

介绍了掺ErAl2O3光波导薄膜的四种典型制备方法的研究结果。比较铒的发光环境和发光特性,分析了影响光致发光强度和寿命的条件和因素。不同工艺制得的Er∶Al2O3薄膜,膜内成分、膜的晶相、掺杂浓度等对Er3 的发光特性均有影响。退火对发光特性及材料具有改善作用。     

溶胶-凝胶法制备掺Er3+:Al2O3/SiO2/Si光波导薄膜

采用溶胶-凝胶(Sol-gel)法在热氧化的SiO2/Si(100)基片上提拉法制备掺EP:A12O3光学薄膜.采用扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(ARM),X射线衍射分析(XRD)研究了掺Er3+:Al2O3光学薄膜的形貌、厚度以及结构等特性.结果表明,在氧化的SiO2/Si(100)基片上获得了厚度为1.2 μm,固溶Er3+的面心立方结构γ-(Al,Er)2O3和单斜结构θ-(A1,Er)2O3的薄膜.薄膜表面光滑、平整,无明显的表面缺陷.掺EP:Al2O3薄膜晶粒分布均匀,平均晶粒直径为50～200 m,表面起伏度为10～20 nm.测量了10 K下掺0.1 mo1%～1.5 mo1%Er3+:Al2O3光学薄膜的光致发光(PL)谱,获得了中心波长为1.533μm的发光曲线.PL强度随Er3+掺杂浓度的增加而下降,相应的半峰宽(FWHM)也从45 nm减小到36 nm.Sol-gel法制备掺Er3+:Al2O3/SiO2/Si光学薄膜满足有源光波导放大器基体材料的性能要求.     

掺Er HfO2薄膜材料的光致发光性质

用脉冲激光淀积(PLD)技术和离子注入的方法制备了掺Er氧化铪(HfO2)薄膜样品,观察到了样品中Er离子波长1535nm的室温和变温光致发光(PL)现象.分析了后期不同的退火温度对样品发光强度的影响,发现当退火温度选取800℃时可最大程度减少材料中的晶格损伤和缺陷等非辐射衰减中心,同时光激活Er离子,从而实现最大强度的光致发光.通过对样品光致发光激发(PLE)的测量分析发现,在Er离子的发光过程中除了直接吸收的过程之外还存在着间接激发的过程.HfO2将会成为Er掺杂的一种很好的基质材料.