掺铒纳米硅的选择激发光荧光研究
掺铕氧化钇发光纳米晶的拉曼光谱研究
掺铕氧化钇发光纳米晶的拉曼光谱研究掺铕氧化钇发光纳米晶是一种新型的发光材料，具有良好的发光性能、高单量效应以及低成本等优势。
近年来，随着发光纳米技术的发展和应用，掺铕氧化钇发光纳米晶的拉曼光谱研究也开始受到关注。
拉曼光谱是一种分子结构表征技术，通过对样品中分子吸收光谱的研究，可以了解样品中分子结构和特性，帮助研究者更好地理解样品结构和性质，从而实现发光性能的最优化。
因此，通过拉曼光谱研究可以有效地识别出掺铕氧化钇发光纳米晶中的有机分子及质子结构，以及发光材料的组成、结构和性质。
此外，拉曼光谱也可以用于揭示掺铕氧化钇发光纳米晶的功能，如荧光发射频率、半衰期时间及发光效率等。
首先，为了进行掺铕氧化钇发光纳米晶的拉曼光谱研究，必须首先制备掺铕氧化钇发光纳米晶。
一般而言，制备掺铕氧化钇发光纳米晶的方法有包括溶剂热法、静电纺丝法、液氨沉淀法和溶剂热沉淀法等。
接下来，根据不同的制备方法，采用拉曼光谱仪测量掺铕氧化钇发光纳米晶的拉曼光谱信号，从而研究其特性。
拉曼光谱仪通常包括一个可控的激发源、检测器和计算机控制单元。
激发源通常使用可调谐激发源，如紫外线激发源、近红外激发源和可调谐激发源等。
检测器可以是探测拉曼散射信号的检测器，如CCD检测器、PMT检测器和APD检测器等。
计算机控制单元用于控制激发源和检测器的工作，并将拉曼信号转换为可解释的图形信号。
通过上述步骤，可以获得掺铕氧化钇发光纳米晶的拉曼光谱，发现不同结构的掺铕氧化钇发光纳米晶具有不同的拉曼信号，如有机分子及质子结构、发光性质、发光强度等。
此外，拉曼光谱还可以研究掺铕氧化钇发光纳米晶的发光强度、半衰期时间及发光效率等。
总之，掺铕氧化钇发光纳米晶的拉曼光谱研究可以帮助研究者更好地理解掺铕氧化钇发光纳米晶的结构和性质，从而实现发光性能的最优化。
拉曼光谱是一种非常有效的发光材料分析技术，可以快速准确地研究掺铕氧化钇发光纳米晶的拉曼光谱，相比于其他分析技术，拉曼光谱具有更高的精确度和灵敏度。
掺铕(铽)多孔硅的制备及其光致发光
干过程 中 ，２ ５Ｈ等有机成分和部分水分会挥发掉 ， ｃＨＯ 剩下的物质是 ｓ ２ ｎ ２ ｉ ・ ＨＯ及掺 杂的 Ｒ 配合物 ， ｏ 溶胶凝结 成凝胶 ， 到 得
了凝胶薄膜 ．
Ｉ４ 测试 方法 ．
Ｐ 、 ａＲ （ Ｐ ）・ Ｈ Ｏ及 Ｐ ： Ｅ（ Ｅ ＝ ｓＮ３Ｅ Ｄ Ａ，９ ２ ＳＲ Ｒ
２０ １８年 １ 月 ３ ２
第２ ３卷
第 ４期
山 东 师 范 大 学 学 报 （ 然 科 学 版） 自 Ｊｕ ａ ｏ ｈｎｏｇＮ ｒ ａ Ｕ ｉ ｒｔ（ ａ ｒ ｃ ｎｅ ｏｒ ｌ ｆ ａｄｎ ｏ ｌ ｎ ｅ ｉ Ｎ ｔ ａ Ｓｉ ｃ） ｎ Ｓ ｍ ｖ ｓｙ ｕ ｌ ｅ
Ｄｅｃ．００ ２ ８
摘 要 采用 了一种新 的掺杂方法——溶胶一凝胶法将稀土配合物掺人 多孔硅 中 ． 究结果 表明 ：溶胶一凝胶 法” 研 “ 可有效 地
把稀 土掺人 多孔硅 中， 所制得的杂化材料中 ， 观察到 Ｅ 、ｂ 特征的橙红色 、 色室温光致发 光 ． ｕ Ｔ３ 绿 而且 ， 通过 Ｓ ２ 掺入稀 土的 ｉ 对 ０ 包裹作用和对多孔硅层的覆盖 ， 提高了多孔 硅的稳定性 ， 部分减少 了多孔硅 的发光猝灭 ．
选用 ｎ 一型硅片的标准 阳极腐蚀条件制备多孔硅 Ｊ将 新制备的发光均匀的多孔硅等分 ： ． 一片作 为可见 区光 致发光参 比 ， 其余分别浸渍含上述稀土 配合 物的溶胶 中 １ ， 出即用“ 涂” ～８ｈ 取 旋 方法在 自制 的甩胶仪上甩 １ ｉ， ５ｍｎ 电压 ６ ～８ 在 离心甩 ｏ ０ｖ．
土多孔硅材料 的实际应用 奠定 了基 础 ． 本论文采用 了一种新 的掺 杂方法— —溶胶一凝胶 法将 稀土配合 物掺人多孔 硅 ， 研究 了
其 室 温 可 见 光 区光 致 发 光 ．
钇共掺杂的掺铒氧化铝光致发光增强机制研究的开题报告
钇共掺杂的掺铒氧化铝光致发光增强机制研究的开题报告一、研究背景氧化铝是一种广泛应用于制备催化剂、绝缘材料、高温陶瓷等领域中的重要材料。
在这些应用中，其性能的优劣直接关系到应用效果的好坏。
近年来，由于氧化铝单晶的应用价值愈来愈高，尤其是在光电领域和微电子学领域发展迅猛，因而氧化铝单晶的研究也成为重点。
相比于其他材料而言，氧化铝单晶潜在的应用价值是巨大的，因其具有独特优异的电学、光学、机械、热学等性质，并且氧化铝单晶材料可以通过掺杂、调节以及表面修饰等方法来实现对其性能的改善。
对于其中的一些方法就掺杂而言，近年来，研究者发现，将铒（Er3+）掺杂至氧化铝单晶中，能够显著提高其光致发光的效率，从而让氧化铝单晶在光电领域具备更加广泛的应用基础。
不过，在将铒和氧化铝单晶高效组合的同时，研究者也发现，钇能够在提高其光致发光效率的同时，又能够保持其良好的化学稳定性和平衡组成比例。
另外，由于光致发光技术已被广泛应用于显微成像、生物成像等领域，研究光致发光强度增强机制也具有非常重要的意义。
因此，在理论研究和实验分析方面，对钇共掺杂的掺铒氧化铝的光致发光强度增强机制进行研究，对于发现并且实现光致发光材料的高效性及其应用价值具有一定的参考价值和现实意义。
二、研究目标本文的研究目标是，探究钇共掺杂的掺铒氧化铝的光致发光增强机制，分析光致发光强度增强的主要机理，基于此研究建立高效的光致发光增强材料研究体系，为光电器件发展提供新的思路和方向。
三、研究方法1. 合成掺铒氧化铝材料：利用先进的材料合成技术，掌握制备光学质量掺铒氧化铝的制备技术。
2. 演化晶体结构：通过XRD等技术研究氧化铝晶体结构的演变和掺杂掺铒与钇的影响。
3. 光致发光样本制备：将合成的掺铒氧化铝样品制备成三维光致发光样品，用于观察其光致发光性能。
4. 光致发光谱测量：借助光致发光技术，对制备的掺铒氧化铝样品进行光致发光谱测量，探究钇元素对氧化铝样品的光致发光增强作用机理。
掺铒TeO2-Nb2O5-ZnO系统玻璃的上转换发光性能
（ Ｐ Ｒ ２ ｏ ） 激光 束 经斩 波 器 斩 波后 聚 焦 与样 品上 ， Ｄ Ｉ －ｏ ０ ，
上转 换荧 光信 号 由透 镜 系 列 收集 进 入 单 色仪 ， 后 由 然
光 电倍增 管探 测 ， 电信号 进入 锁相 放大器 进行处理 。 光 耐酸 性采 用在 ０ １ ｌＬ的 ＨＣ 溶 液中玻璃 浸泡 ． ｍｏ／ Ｉ ４ ， 后测 量玻 璃 的失 重 率 的 方 法测 量 。所有 测试 均 ｈ然 在 室温 下进行 。
包括 连 续能量 转移 （ Ｅ 、 叉 驰 豫 （ Ｒ 和合作 上 转 Ｓ Ｔ） 交 Ｃ ）
换 （ Ｕ） 几 种形 式 。 “ 子 雪 崩 ” 程 （ Ａ） Ｅ Ａ Ｃ 等 光 过 Ｐ 是 Ｓ
和Ｅ Ｔ相结 合 的过 程 。Ｐ 过程 取 决 于 激发 态 上 的粒 Ａ 子数 积 累 ， 因此 在 稀土离 子 掺杂 浓度 足够高 时 ， 才会 发
祝林 锋 等 ： 掺铒 Ｔ Ｏ － ｚ 一 ｎ 系 统玻 璃 的 上 转 换 发 光 性 能 ｅ 。ＮｂＯ。Ｚ Ｏ
掺 铒 Ｔｅ 一 ２ 一 ｎ 系统 玻 璃 的 上 转 换 发 光 性 能 Ｏ２Ｎｂ Ｏ５Ｚ Ｏ
祝 林 锋 林 健 孙 真 荣 李 玉 琼 李 东卫 ， ， ， ，
（． １ 同济 大学 材 料科 学与 工程 学院 ， 海 ２ ０ ９ 上 ００２ ２ ．华 东 师范 大学 光 谱学 与波 谱学 教育部 重点 实验 室 ， 上海 ２ ０ ６ ） ０ ０ ２
利用 华东 师 范大 学光 谱学 与波 谱学 教育 部重点 实 验 室 的 自建光 路 进 行 上 转 换 发 光性 能测 试 ， 实验 中所
Yb3_和Er3_共掺杂的NaYWO4_2纳米晶的制备与发光性能
刘桂香等：共沉淀法制备ZnO基纳米复合粉体及高压ZnO压敏电阻的电性能・ 359 ・第41卷第3期DOI：10.7521/j.issn.0454–5648.2013.03.14 Yb3+和Er3+共掺杂的NaY(WO4)2纳米晶的制备与发光性能任晓娇，杨魁胜，李慧，张义鑫(长春理工大学材料科学与工程学院，长春 130022)摘要：采用水热法制备出NaY(WO4):Yb3+,Er3+纳米发光粉。
通过X射线衍射、扫描电子显微镜表征了制备的发光粉样品；研究了不同Yb/Er摩尔比对发光强度的影响。
结果表明：Yb3+和Er3+共掺杂的NaY(WO4)2属于四方晶系，其粒径在30nm左右，且分散均匀。
当Yb/Er摩尔比为4:1时，NaY(WO4):Yb3+,Er3+发光粉样品的发射峰强度达到了最大值。
用980nm激光对其进行激发，在室温下观察到了410、524、553和656nm的发射峰，分别对应于2H9/2→4I15/2，2H11/2→4I15/2，4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2的跃迁。
根据激发功率与发光强度的关系得出410、524、553和656nm发射峰均为双光子过程。
关键词：镱和铒共掺钨酸钇钠:；纳米晶；水热法；上转换发光中图分类号：O764 文献标志码：A 文章编号：0454–5648(2013)03–0359–05网络出版时间：网络出版地址：Preparation and Luminescence Property of Yb3+ and Er3+ Co-doped NaY(WO4)2 NanocrystalREN Xiaojiao，YANG Kuisheng，LI Hui，ZHANG Yixin(College of Materials Science and Technology, Changchun University of Science and Technology, Changchun 130022, China)Abstract: The NaY(WO4)2:Yb3+,Er3+ nanocrystals were synthesized by the hydrothermal method. The nanocrystal samples prepared were characterized by X-ray diffraction and scanning electron microscopy. The effect of Yb/Er mole ratio on the up-conversion luminescence intensity of the NaY(WO4)2:Yb3+,Er3 was also investigated. The results show that the NaY(WO4)2: Yb3+,Er3+ nanocrystals with the size of 30nm belong to a tetragonal system. The luminescence intensity of nanocrystal samples was more intensive at a mole ratio of Yb/Er of 4:1. The emission peaks at 410, 524, 553 and 656nm corresponding to 2H9/2→4I15/2, 2H11/2→4I15/2,4S3/2→4I15/2 and 4F9/2→4I15/2 transitions of Er3+ ions, respectively, were observed at room temperature under 980nm laser excitation. According to the relationship between the exciting power and luminous intensity, the emission peaks at 410, 524, 553 and 656nm were all belong to two-photon absorption processes.Key words: ytterbium and erbium co-doped yttrium sodium tungstate;nanocrystals; hydrothermal method; up-conversion luminescence稀土发光材料广泛应用于显像显示、生物技术等诸多领域[1–2]。
Er掺杂的ZnS纳米带的合成和光致发光性质
Ｚ Ｓ纳米带本身缺陷 ， ｕ离子掺 杂 ， ｎ Ａ 以及 Ｅ 离子 一 Ｉ ，Ｆ／ ， Ｓ ９ ：一
光。 Biblioteka 和 一 ｆ／跃迁 引起 的发 Ｉ ５
关键词 ：
掺 杂 的 Ｚ Ｓ纳 米 带 ； ｎ 光致 发 光 ； 蒸 发 方 法 热 文献标识码 ： Ａ 文章 编 号 ： １０ ９ ９ （ ００ ０ ０３ ０ ０ ７— ７ ３ ２ １ ）５— ０ ６～ ４
基金项 目： 国家 自然科学基金（ ０６ ０ ５ ； １７ ４０ ） 教育部新 世纪优秀人才 支持计划项 目支持 （ Ｃ Ｔ一０ ＮＥ ８—０ ２ ） 云南 ９６ ； 省 自然科学基金 （６ Ｏ２ Ｑ，０ ７ Ｙ １ ４ ） 云南省教 育厅基金 （ ６ ０ １ ０ Ａ Ｏ ５ ２０ Ｐ ０ — Ｉ ； ０ Ｙ９ ） 作者简介 ： 董兴成 （９ ２一） 男 ， １８ ， 黑龙江省哈尔滨市人 ， 士研究生 ， 硕 主要从事半导体纳米材料方面研究 ．
将 石英 管放在 炉子 内 ， 原材 料位 于炉 子 中心 的 高温 区。加热 之前 先用 真空 泵把 系统抽 成真 空 ， 使 当 真 空度达 到 １ Ｔ ｒ时 ， ０ ｏｔ 向系统 中通入 氩气 ， 当系统 内部气 压与外 部气 压平 衡 时 ， 止通 气 并保 持 此状 停
简述edfa的工作原理
简述edfa的工作原理EDFA（Erbium-Doped Fiber Amplifier）是一种基于光纤中掺入掺铒材料并利用电磁辐射跃迁增益的光放大器。
它是一种现代通讯系统中经常使用的设备，可用于放大光信号，使其传输距离更远，可以在光纤通信、光谱分析等领域发挥着重要的作用。
本文将详细介绍EDFA的工作原理。
一、掺铒光纤毫无疑问，制造EDFA的关键在于掺入铒元素的光纤。
掺铒光纤是将少量的铒离子掺入光纤芯部较高掺杂的二氧化硅玻璃中制成的。
当光波经过掺铒光纤时，光波与掺铒离子相互作用，将能量传递给铒离子。
这种相互作用的结果是铒离子能从低能级跃迁至高能级，并在过程中吸收光子的能量。
铒离子在它的高能级中是不稳定的，因此会很快地回到它较低的能级，并释放已吸收的能量。
这个过程称为辐射跃迁。
二、基础放大EDFA的基础放大是通过将准单色光波注入掺铒光纤中，利用光泵浦器向光纤中注入一定波长（通常为980 - 1480纳米）和高功率的激光光束，使光波与铒离子相互作用，从而实现增益。
这种光泵浦方法的目的是将铒离子激发到它们的高能级。
三、工作原理EDFA的工作原理可简述为：光源产生的光信号通过偏振控制器进入掺铒光纤，经由不断自发辐射和电磁跃迁，不断地增强信号强度，最后输出给检测器。
具体而言，掺铒光纤用于将光子能量转化为激发铒离子中电子的能量。
激发的铒离子在辐射跃迁时释放处它们吸收的能量，并放出原来和输入信号相同的光子。
在输入信号和输出信号中，前者是需要放大的目标信号，而后者是已经被放大的信号，通常经过光纤传输后进行接收。
EDFA被广泛应用于光通信系统中，以增强通信信号，允许信号在更长的距离内保持稳定，以及在大型互联网数据中心中增强数据流程的效率。
四、EDFA的优点相对于一些传统的放大器（如掺镱光纤放大器、拉曼放大器等），掺铒光纤放大器有如下优点：1.它的增益宽带是连续的，可通过调整增益峰位置和带宽来满足对信号增强的要求；2.与拉曼放大器不同，EDFA只对信号光进行放大，且不需要进行滤波处理；3.相对于掺镱光纤放大器而言，EDFA不需要激光器和稳定的泵浦光源，因此可以在制造过程中减少生产成本。
Er离子注入的富硅SiO2 MOS-LED的可见和红外电致发光特性
ｎｍ
合 成 的 Ｅ 掺 杂 的 富硅 ＳＯ 薄 膜 中 ， ｉ 入 剂 量 ｒ ｉ， ｓ注
较 小 时会 产 生 氧 空 位 缺 陷 （ ｉ Ｄ ， 括 弱 氧 Ｓ． Ｃ） 包 Ｏ
绿 色 电致 发光 峰 ； 当 ｓ 含 量 大 于 ５ 时 ， 而 ｉ ％ 电
Ｅ ｒ离子 注 入 的 富 硅 ＳＯ２ＭＯＳＬ Ｄ 的 ｉ －Ｅ 可 见 和 红 外 电 致 发 光 特 性
刘 海 旭 ，孙 甲明 ，孟 凡 杰 ，侯 琼 琼
（ 开 大 学 物 理 科 学 学 院 ，天 津 南 ３０７ ） ０ ０ １
摘要 ： 通过 Ｅ 离子和 ｓ 离子注入并结合 高温退 火制备 了 Ｅ 掺杂的富硅 ＳＯ 薄膜以及 ＩＯ ＳＯ ／ ｒ ｉ ｒ ｉ Ｔ ／ ｉ Ｎ 富硅 ＳＯ ： ｉ，
器 方 面 体现 出应 用 价 值 ， Ｅ 掺 杂 纳 米 硅 的 富 含 ｒ 硅 ＳＯ ｉ ：金 属／ 化 物／ ｉ 构 电 致 发 光 器 件 氧 Ｓ结 （ ＳＬ Ｄ） 得 到广 泛 研 究 Ｊ ＭＯ — Ｅ 也 。然 而 近 期 研 究
发 现 Ｅ 掺 杂 的 富硅 ＳＯ ＭＯ —Ｅ 中 Ｅ “离 子 ｒ ｉ ， ＳＬ Ｄ ｒ 的 １ ５ ｍ 电 致 发 光 却 随 着 纳 米 硅 微 晶 含 量 的 ．
键 缺 陷发 光 中心 （ Ｂ， ． Ｖ） 中性 氧 空 位 缺 ＷＯ ３ １ｅ ， 陷发 光 中 心 （ Ｏ ２ ７ ｅ ， 陷 发 光 中 心 Ｎ Ｖ， ． Ｖ） Ｅ 缺
子在 纳 米 硅 微 晶之 间 的 隧 穿 降低 了过 热 电子 的 平 均 能 量 ， 起 Ｅ ¨离 子所 有发 光 峰 的猝 灭 。 引 ｒ
离子注入掺铒硅发光中心的光致发光研究
离子注入掺铒硅发光中心的光致发光研究第19卷第5期半导体学报 V o l.19,N o.5 1998年5月CH I N ESE JOU RNAL O F SE M I CONDU CTOR S M ay,1998 离子注入掺铒硅发光中心的光致发光研究雷红兵杨沁清王启明(集成光电子国家重点实验室中国科学院半导体研究所北京100083)周必忠肖方方(厦门大学物理系厦门361005)吴名枋(北京大学技术物理系北京100871)摘要本文详细地分析了离子注入掺铒硅的光致发光谱,有5个发光峰分别位于11536Λm、11554Λm、11570Λm、11598Λm和11640Λm,其中11536Λm 发光峰最强.结合背散射谱,认为其有效的发光中心为处于T d对称中心的填隙铒E r3+离子.在E r 与O、N、C共掺样品应分别存在E r2O、E r2N和E r2C发光中心,其对应的PL发光峰分别为11570Λm、11536Λm和11608Λm.PACC:7855,6170T,71701 引言近几年,越来越多的产业部门在寻找价格低廉的硅基的光电集成器件(O E I C s),在芯片间的光互连、并行处理等系统应用上,硅基光电集成技术都具有重要的意义和应用前景[1].这些可用于应用的器件有硅基光源和光探测器,两类器件都要求一种特定波长(如1154Λm)的光源.其波长恰好落在石英光纤的最低损耗区.1983年,Ennen等提出了稀土离子在半导体材料L ED和LD上的潜在应用[2].特别是E r3+发出的1154Λm光,最具诱人前景.E r3+自旋2轨道耦合分裂能级4I13 2-4I15 2之间的光跃迁,其波长受基质材料影响不大.并且由于发光是由于4f层电子内部之间的跃迁,温度对发光波长的影响不大.因此人们自然希望硅掺铒能够做到室温发光,达到应用的程度.因为单掺杂E r离子在Si中发光较弱,人们则采用共掺杂方法,使E r 离子与O、N、C等离子同时掺入衬底中,大大提高了发光强度[2].本文从PL谱出发研究分析了O、N、C等元素对E r发光中心的影响.雷红兵男,1970年出生,博士研究生,现从事专业:光电子器件1997203221收到,1997205219定稿2 样品的制备与测试所用的硅晶体表面取向(100),经精细抛光后成镜面状态,室温下进行离子注入,注入条件:能量300keV ,注入剂量5×1013c m -2.样品注入E r 后进行两次退火处理,先在650℃下退火两小时,再在900℃下退火两分钟.为了比较不同基质下,铒离子的发光情况,我们在直拉单晶硅上进行了E r 、O 、N 、CO 2的离子注入研究,并在含N 的硅基多层结构中注入铒离子.E r 离子的注入条件为能量75～95keV ,注入剂量1014～1015c m -2;O 离子的注入条件为能量20keV ,注入剂量8×1015c m -2;N 离子的注入条件为能量16～32keV ,注入剂量1015～1016c m -2;CO 2离子的注入条件为能量55keV ,注入剂量5×1015c m -2;含N 的多层结构材料是在硅单晶衬底上采用等离子体增强CVD 方法淀积(Si 2nm Si N 215nm )×29周期的薄层结构材料.图1 Si ∶E r低温光致发光图2 不同对称晶格位置上E r 3+(4f 11)能级分裂(a )立方对称,(b )非立方对称.样品的PL 谱测量在低温(10K )下进行,采用A r +离子激光器作激发光源,激发波长为51415nm ,样品置于能在10～300K 中连续变温的致冷器中,样品发光经双光栅单色仪分光后,由液氮冷却的锗探测器探测,探测信号经锁相放大器放大后由X 2Y 记录仪记录.3 实验结果与讨论单晶硅离子注入E r 后,经两次退火处理以消除注入损伤和激活铒离子,图1为其PL 谱图,测量温度为10K .在11536Λm 处有一尖锐的发光峰,半宽约为6nm ,在其长波长侧另有四个明显的发光峰,其位置分别为11554Λm 、11570Λm 、11598Λm 和11640Λm .当E r 3+处于T d(正四面体对称)中心位置时,由于周围晶格原子的作用,基态4I 15 2(16重简并)将分裂成三个四重简并态#8和两个二重简并态#6、#7,14重简并的第一激发态4I 132分裂成2个四重简并态#8和一个#7和两个#6态,因此测量精细PL 谱,我们便可以看到5个发光谱峰.而当E r 3+由于晶格形变等原因而处于非立方对称位置(如C 2V )时,按照群论的观点我们知道,晶场的非对称性,将使E r 3+基态4I 15 2和第一激发态4I 13 2中的4重态#8分裂成2个双重态.图2给出了不同对称晶格位置上E r 3+(4f 11)的能级分裂情况[3].从PL 谱图1,我们认为E r 3+主要处在T d 对称位置上(替代或间隙).为确定E r 3+在晶格中的占位情况,对不同的样品进行了RB S 测量.图3给出了Si ∶E r 退火前后的RB S 谱图.尽管退火后,晶格的注入损伤基本上得到了恢复,但E r 3+离子的沟道谱和随机谱都没有明3335期雷红兵等: 离子注入掺铒硅发光中心的光致发光研究图3 离子注入掺铒硅退火前后的RBS 图图4 E r 3+与其它离子共注入Si 低温光致发光显的变化,这说明E r 3+在硅晶体中很少占据替代位置.从RB S 谱图3及PL 谱图1可以看出,E r 离子绝大部分处于非晶格位置,退火的作用不能使它处于晶格位置.Si ∶E r中发光中心是以具有T d 立方对称中心的填隙E r 3+离子为主.理论计算表明处于间隙位置的铒离子比处于替代位置的铒离子能量低;T d 对称比六角对称位置能量低.即处于间隙位置T d 对称中心位置的E r 3+能量最低.本文结果与理论计算一致[4].为研究不同基质掺杂对E r 的PL 发光的影响,我们先在直拉硅中注入E r 、O ,注E r 的条件为:能量95keV ,剂量4×1014c m -2;注O 的条件为:能量20keV ,剂量8×1015c m -2.在N 2中退火,600℃60分,或600℃60分+900℃30分.经600℃退火只在11570Λm 处看到弱发光峰,而再经900℃退火后,11570Λm 峰明显增强,并出现11536Λm 发光峰(图4).在直拉单晶硅注铒后,我们也进行了共掺CO 2的实验,CO 2的注入条件为55keV ,5×1015 c m 2,样品经过600℃和900℃的两次退火后,测量PL 谱能看到11570Λm处很强的光致发光(图4),这个发光峰位可与图1中E r 离子发光的第三个发光峰相对应.另外在11608Λm 处有一个较弱的发光峰.E r 、CO 2的共掺入比较E r 、O 的共掺入11570Λm 谱峰提高了两倍,但其它的几条分裂发光峰在本样品的PL 谱中没有观察到.在直拉单晶硅上进行了E r 、N 的离子注入研究.为得到相对均匀的E r 离子浓度分布,在直拉单晶上注入E r ,采用不同能量、不同剂量两次注入法,N 离子的注入也采用两次注入,它们的注入条件为:注E r ,75keV ,4×1014 c m 2+180keV ,1×1015 c m 2,加注N ,16keV ,5×1015c m 2+32keV ,1×10162.注入后进行退火处理,在N 2433 半导体学报19卷气氛下,700℃30分钟.但未能观察到E r 3+离子的光致发光.再进行900℃30分钟的退火后,就能观察到11536Λm 波长的发光峰(图5).利用PECVD 技术,我们在Si 单晶样品上淀积了一种多层结构(Si 2nm Si N 215nm )×图5 E r 3+与N 共掺杂Si 低温光致发光29周期,然后在多层结构中注入稀土铒离子,样品在真空中退火700℃30分钟,测量其PL 谱,在11536Λm 处可看到一个很强的发光峰(图5),其峰值强度比E r 、N共掺杂要强一倍.其精细发光峰可辨为11537Λm ,11549Λm ,11585Λm ,11593Λm .从上述发光谱可看出硅中注E r 进行600℃和900℃两个温度的退火,比较600℃一次退火,可以更好地激活E r 成有效的发光中心.当E r 、O 共掺时,E r 和O可形成一种E r 2O 复合中心,其发光峰位为11570Λm ,所以在注O 或注CO 2的掺铒硅中都能看到11570Λm 的发光谱.注CO 2的掺铒硅PL 谱中弱的11608Λm 峰可能来源于E r 与C 形成的复合中心,它们的发光强度比11570Λm 弱说明其E r 2C 激活中心浓度比E r 2O 激活中心低.而N 与E r 共掺时可形成E r 2N 复合发光中心,其峰位为11536Λm ,故在直拉硅上共掺入铒、氮则能看到11536Λm 发光峰.在铒注入的多层结构中,其发光峰与E r 、N 共注入掺杂硅相一致,则其发光中心应同为E r 2N 复合发光中心.由于N 原子浓度更高,则更加有利于形成E r 2N 复合发光中心,故在700℃温度下退火即可激活E r 成有效的发光中心.由于多层结构一个周期的厚度为几个纳米,除了N 对E r 发光的增强作用外,纳米尺寸效应可能也有利于E r 的发光的能量传输.弄清硅掺铒的发光中心对理解其发光机理是极其重要的.贝尔实验室的A dler 等利用EXA FS 对CZ 2Si 和FZ 2Si 掺铒样品中E r 3+的配位情况进行了研究[5],认为直拉Si 样品中E r 3+最近邻原子为6个O 原子,平均距离为01225nm ,而区熔Si 样品中E r 最近邻为12个Si 原子,其平均距离为01300nm .E r 2Si 或E r 2O 所形成的簇属于点缺陷,溶于Si 晶格中.从光激活的角度来看,Si 基质一方面作为O 的储存器,为E r 2O 簇的形成提供O 元素,另一方面由于E r 周围六重氧并不能形成中心对称,Si 基质则通过次近邻O 2Si 作用打破氧的反对称性.E r 2O 形成激活中心,能很好地解析铒氧共掺后,发光强度的提高.在ED FA 石英光纤中掺铒,其最可能的发光中心是E r 2O 中心.这为探索E r 2O 共掺杂发光机制提供了另一条研究途径.依据前面的分析,可以认为在硅掺铒发光材料中存在下面几种激活发光中心:1)具有立方对称的孤立填隙E r 3+离子(PL 有5个发光峰);2)具有非立方对称的孤立填隙E r 3+离子(PL 有8个发光峰);3)具有立方对称的孤立替代位置的E r 3+离子(PL 有5个发光峰);4)E r 3+2O 、2N 、2C 等复合发光中心.前两种发光中心主要存在于Si :E r 中,以第一种发光中心为主.由于铒本身在硅中大多处于填隙位置,故第三种发光中心所占比例较小.而第四种发光中心主要存在于O 、N 、C5335期雷红兵等: 离子注入掺铒硅发光中心的光致发光研究633 半导体学报19卷与E r共掺的Si半导体或绝缘体中,由于E r与其它轻元素形成的复合发光中心大大改善了掺铒硅的发光特性,这将成为实现硅基发光器件的重要突破口.4 结论采用离子注入方法在硅单晶上注入E r离子,经优化退火后测量其低温PL谱,有5个发光峰分别位于11536Λm、11554Λm、11570Λm、11598Λm和11640Λm,其中11536Λm发光峰最强.从PL谱及样品的RB S谱可看出,有效的发光中心为处于T d对称中心的间隙位置.E r与O、E r与N及E r与C的大剂量共掺杂,经过有效的激活可形成E r2O、E r2N和E r2 C复合发光中心,其对应的发光波长为11570Λm、11536Λm和11608Λm.E r注入多层结构(Si2nm Si N215nm)×29周期时,低温退火处理即可得到强的11536Λm发光峰,除了N的增强作用外,纳米尺寸对E r的发光可能也有利.参考文献[1] B.Zheng,J.M ichel,F.Y.G.En et al.,A pp l.Phys.L ett.,1994,64(21):2842.[2] H.Ennen,J.Schneider,G.Pom renke et a l.,A pp l.Phys.L ett.,1983,43(10):943.[3]J.M ichel,J.L enton,R.F.Ferrante et al.,J.A pp l.Phys.,1991,70(5):2672.[4]H.Ennen,J.W agner,H.D.M uller et al.,J.A pp l.Phys.,1987,61(10):4877.[5]M.N eedels,M.Sch luter and M.L annoo,Phys.R ev.,1993,B47:15533.[6] D.L.A dler,D.C.Jacobson,D.J.Eaglesham et a l.,A pp l.Phys.L ett.,1992,61(18):2181.Photolu m i nescence Study on L u m i nescence Cen tersi n Erb iu m-I m plan ted Sil iconL ei Hongb ing,Yang Q inqing,W ang Q i m ing(N ationa l L aboratory of In teg reted Op tic E lectronics,Institu te of S e m icond uctors,T he Ch inese A cad e my of S ciences,B eij ing 100083)Zhou B izhong,X iao Fangfang(D ep a rt m en t of P hy sics,X iam en U niversity,X iam en 361005)W u M ingfang(D ep art m ent of T echnical P hy sics,B eij ing U n iversity,B eij ing 100871)R eceived21M arch1997,revised m anuscri p t received19M ay1997Abstract F ive p eak s at11536Λm,11554Λm,11570Λm,11598Λm and11640Λm are found from the p ho to lum inescence sp ectra of Si∶E r,the p eak at11536Λm is the strongest.T he efficien t lum inescen t cen ters in Si∶E r is attribu ted to the in terstitial E r3+w ith T d symm e2 try.E r2O,E r2N and E r2C lum inescen t cen ters ex ist in O,N,C codop ed Si:E r and the characteristic PL p eak s are located at11570Λm,11536Λm and11608Λm,resp ectively.PACC:7855,6170T,7170。
纳米硅微晶对于Er离子掺杂的SiO2薄膜的光致发光和电致发光的不同影响
纳米硅微晶对于Er离子掺杂的SiO2薄膜的光致发光和电致发光的不同影响张俊杰;孙甲明;杨阳;张新霞;刘海旭;W.Skorupa;M.Helm【期刊名称】《材料科学与工程学报》【年(卷),期】2009(027)001【摘要】本文利用Er和硅离子共注入热氧化SiO2薄膜的方法制备出Er离子掺杂的含纳米硅微晶的SiO2发光薄膜,在此基础上制备出ITO/SiON/Si-richSiO2:Er/Si MOS结构电致发光器件,比较研究了硅微晶密度的变化对于MOS结构的电致发光和光致发光特性的影响.随着纳米硅微晶的增多,Er离子在1.54μm处的红外光致发光显著增强,显示出纳米硅微晶对Er离子光致发光的敏化作用.相反,对于电致发光来说,增加纳米硅微晶数量的同时也增加了SiO2薄膜中的电子俘获陷阱,电子在纳米硅微晶之间的隧穿降低了过热电子的数量和平均能量,因而降低了碰撞激发Er离子产生的电致发光效率.【总页数】4页(P135-138)【作者】张俊杰;孙甲明;杨阳;张新霞;刘海旭;W.Skorupa;M.Helm【作者单位】南开大学物理学院,弱光非线性光子学教育部重点实验室,南开大学,天津,300071;南开大学物理学院,弱光非线性光子学教育部重点实验室,南开大学,天津,300071;南开大学物理学院,弱光非线性光子学教育部重点实验室,南开大学,天津,300071;南开大学物理学院,弱光非线性光子学教育部重点实验室,南开大学,天津,300071;南开大学物理学院,弱光非线性光子学教育部重点实验室,南开大学,天津,300071;Institute of Ion Beam Physics and MateriaIsResearch,Forschungszentrum Dresden Rossendorf,P.O.Box 510119,Dresden D-01314.Gerrnany;Institute of Ion Beam Physics and MateriaIs Research,Forschungszentrum Dresden Rossendorf,P.O.Box 510119,Dresden D-01314.Gerrnany【正文语种】中文【中图分类】O472+.3;O482.3【相关文献】1.硅纳米晶/SiO2多层薄膜的制备 [J], 蔡雅楠;梁大宇;崔灿;唐为华2.不同衬底上纳米晶WO3薄膜的光致发光特性 [J], 李文章;李洁;王旋;黄晔;陈启元3.含纳米硅的SiO2薄膜电致发光的数值分析 [J], 张开彪;马书懿;马自军;陈海霞4.含纳米硅粒SiO2薄膜的光致发光 [J], 林赏心;郭亨群5.嵌入SiO2薄膜中的GeO和Ge纳米晶光致发光的研究 [J], 敦少博;卢铁城;胡强;于晓林;胡又文;曾颖秋;张松宝;唐彬;代君龙因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
掺铒富硅氧化硅薄膜的光致发光
第20卷第1期 半 导 体 学 报 V o l.20,N o.1 1999年1月 CH I N ESE JOU RNAL O F SE M I CONDU CTOR S Jan.,1999 掺铒富硅氧化硅薄膜的光致发光雷红兵 杨沁清 朱家廉 王红杰 高俊华 王启明(集成光电子国家开放实验室 中国科学院半导体研究所 北京 100083)摘要 本文研究了富硅氧化硅薄膜掺入铒的发光特性.富硅氧化硅薄膜(氧含量为60%)采用PECVD方法生长,室温下离子注入铒,经过800℃,5m in的退火,在10～300K温度下得到较强的波长1154Λm光致发光.发光强度随温度升高而下降,其温度猝灭激活能为1413m eV.发光谱表明富硅氧化硅中E r2O发光中心仍具有T d对称性.PACC:7855,6170T,71701 引言越来越多的研究工作近来集中到硅基的光电集成上,在芯片间的光互连、并行处理以及硅片的光集成上,硅基光电集成技术都具有重要的意义.前两种应用的前提是需要一个能工作在77K以上的硅基光源和光探测器,而后一种应用要求一种特定波长(如1154Λm)的光源.其波长恰好落在石英光纤的最低损耗区.1983年,Ennen等提出了稀土离子在半导体材料L ED和LD上的潜在应用.特别是E r3+发出的1154Λm光,最具诱人前景.E r3+自旋2轨道耦合分裂能级4I13 224I15 2之间的光跃迁,其波长与基质材料无关.并且由于发光是由于4f 层电子内部之间的跃迁,温度对发光波长的影响不大.因此人们自然希望硅掺铒能够做到室温发光,达到应用的程度[1～5].为增强E r的发光,人们在硅基质中同时掺入了E r和O、N等轻元素杂质,经过热退火处理,O、N等原子聚集到铒离子周围以便于形成E r2O或E r2N复合体发光中心[2].同时又要避免杂质原子的析出和外扩散.E r离子注入引入了晶格损伤,可成为非辐射复合中心,故热退火处理还可恢复晶体的完整性以提高E r发光的激发效率.文献[6]报道了用离子注入法在硅材料中掺入E r和O,得到了室温的光致发光,并已制备成发光L ED.文献[7]报道了用M B E方法生长硅掺铒氧薄膜,并已得到了室温光致发光.本文采用PECVD方法生长富硅氧化硅(氧含量60%),离子注入铒,研究其发光特性.雷红兵 男,1970年出生,博士研究生,从事硅基材料发光研究杨沁清 男,1938年出生,研究员,目前主要从事硅基光电子材料和器件研究1997207223收到,1997212218定稿2 实验在n型直拉单晶Si(111)(Θ=3～58・c m)衬底上,采用PE2CVD方法,淀积一层富硅二氧化硅薄膜.生长温度为300℃,反应气体采用Si H4和N2O,调节Si H4的流量可得到富硅的二氧化硅薄膜.淀积后的样品,利用椭偏仪测量了薄膜的厚度和折射率,薄膜厚度约为200nm,折射率为1156.富硅Si O2薄膜经清洁处理后,室温下离子注入铒离子,注入条件为:能量400keV,剂量1×1015c m-2.样品注入后采用光加热在氮气保护下进行快速热处理.光致发光测量采用A r+离子激光器的51415nm光为激发光源,样品置于可在10～300K 连续变温的样品室中,用液氮冷却的锗探测器检测光信号,信号经锁相放大器放大,由计算机进行数据采集和处理.3 实验结果与分析图1为Si Si2Si O2∶E r样品的背散射随机谱图.2M eV H e+离子垂直入射到样品表明,在偏离样品表面法线8°方向探测背散射Α离子.图中所示,第一个硅散射台阶Si f代表薄膜中硅原子的散射,第二个台阶Si s表示衬底硅散射;铒离子的散射峰较弱,在450通道附近,图中已局部放大了10倍;氧散射离子能量低,其散射峰宽度与Si f散射峰宽度相一致.用背散射方法测量薄膜的厚度时,直接测出的将是薄膜的原子面密度,以每平方厘米的原子数为单位.利用俄歇电子谱测量薄膜中Si与O含量之比约为40%∶60%,我们采用了Si O2的体密度,测得薄膜几何厚度约为200nm,这与采用椭偏仪测量的结果相一致.铒的分布浓度约为1019c m-3量级,深度约在120～230nm.图2为采用TR I M96软件模拟的铒离子注入在Si Si2Si O2∶E r中的分布结果,铒分布峰值位置约为170nm.图1 掺铒硅基富硅氧化硅薄膜和背散射谱图图2 离子注入掺铒硅基富硅氧化硅E r浓度分布的模拟结果注入条件:400keV,1015c m-2E r+.图3(a)给出了上述样品在三种温度下的光致发光曲线.从图中可以看到无论在10K、77K或室温下,发光波长变化不大,约在1154Λm位置,这1154Λm发光来自E r3+离子4f内层电子的光跃迁,表明由于外层5s5p电子层的屏蔽作用,发光波长受基质温度的影响很小.86 半 导 体 学 报 20卷为了研究富硅二氧化硅薄膜掺铒发光的热猝灭性质,我们测量样品在不同温度下的光致发光,激发功率为100mW .图3(b )给出了铒的1154Λm 特征发光峰强度随测量温度变化情况.整个曲线可分为两个区段:在较低温度下(低于30K ),发光强度衰减较慢,这可能是由于激发功率较强,激活铒发光中心大多处于激发状态.在另一区段,即温度高于50K 以上时,这种衰减增快,其温度猝灭激活能约为1413m eV .温度升至室温下,其发光强度约为10K 时的二十分之一.图3 掺铒硅基富硅氧化硅薄膜不同温度下光致发光(a )样品在10、77和300K 光致发光;(b )1154Λm 发光峰强度随温度的变化.图4 掺铒富硅氧化硅不同激发功率下的光致发光退火条件:800℃,5m in ;(a )1～100mW 激发功率下样品的光致发光谱;(b )1154Λm 发光峰强度随激发功率的变化.图4(a )给出了掺铒富硅二氧化硅薄膜低温变激发功率光致发光谱线组,激发功率从1mW 到100mW ,测量温度为10K .从谱图中可清楚地看到几个发光峰:主发光峰为11539Λm ,强度最强,在其长波长一侧,另有三个发光峰,波长分别为11558、11577和11600Λm .上述的四个发光峰强度随激发功率的增大而增大.图4(b )给出了11539Λm 发光峰强度随发光功率变化的情况.当激发功率小于20mW 时,发光强度随发光功率增大而明显增强,而当激发功率大于20mW 时,11539Λm 发光开始进入饱和状态.说明此时铒发光中心已在强激发下全部处于激发态.激发功率较大时,可看到发光谱线的精细结构.我们还测量了掺铒硅衬底在相同条件下的变激发功率光致发光,其饱和激发功率为50mW ,这说明富硅二氧化硅薄膜掺铒的激发效率比掺铒硅要高,也表明了O 杂质的增强作用.图5为Si Si 2Si O 2∶E r 样品在10K 温度下的光致发光谱.激发功率为20mW .同图也961期 雷红兵等: 掺铒富硅氧化硅薄膜的光致发光 给出了相同条件下纯硅掺铒的光致发光谱.不同的基质下铒离子的发光峰位都在1154Λm 左右,但富硅氧化硅掺铒样品发光强度比纯硅掺铒样品要强两倍.富硅氧化硅薄膜由于有氧的存在使铒的发光强度提高了许多.文献也报道了O与E r可形成E r2O复合体.在复合体中配位杂质原子氧对铒发光有如下几个可能的作用:图5 10K温度下富硅氧化硅掺铒薄膜与纯硅掺铒的光致发光谱激发功率20mW .图6 Si Si+Si O2∶E r样品10K光致发光强度随退火温度的变化退火时间:5m in.(1)E r3+2O-复合体,通过耦合使电子2空穴对复合,能量传递给铒4f电子,以激发4f 多重态到高能级.(2)电负性强的配位原子O,可以从E r中获得电子,促使E r形成光学激活所必需的4f11电子组态.(3)O离子所形成的配位场加到铒离子上,以充分打破铒离子位置上的反对称性.这种对称性的打破允许相反宇称态的混合以后,原孤立原子下禁戒的偶极跃迁解除禁戒.(4)配位原子由于原子半经小,E r、O形成的局域化复合体可增加铒离子的溶解度,使激活铒离子浓度增加.E r3+光谱的晶体场分裂已在实验中观测到,文献[8,9]已对铒发光光谱分裂与晶体场对称性的关系作了详细的分析.从图4可看出四个明显的发光峰在11539、11558、11577和11600Λm.他们把这些发光峰归于4I13 2→4I15 2光跃迁在T d晶体场作用下分裂的结果.尽管Si Si2Si O2∶E r发光光谱结构分析说明其发光中心E r3+的对称性与Si∶E r一样,仍为T d 对称,但晶体场的强度,显然影响到了E r3+4f11能级的分裂程度和各发光峰的强度.其主发光峰1154Λm强度增加的同时,文献中报道的1164Λm发光峰在本样品谱图中未观测到.图6给出了样品的热退火温度对掺铒富硅二氧化硅薄膜的光致发光(1154Λm发光强度)的影响.可以看出800℃左右的热退火对发光最有利.未退火样品中,1154Λm波长的发光几乎为零,随着退火温度升高,发光强度慢慢增强,退火温度达到750℃时,发光强度明显增强,到800℃时,1154Λm发光峰强度达到最强.当退火温度升高到1000℃时,发光强度已下降到20%.在退火温度低于800℃,铒的发光强度随退火温度的升高而增强,可归结为以下几方面07 半 导 体 学 报 20卷的原因:首先由于退火温度升高,促进铒与氧、硅形成复合发光中心,增加激活铒离子浓度,从而增加发光强度;另一方面,随退火温度升高,注入缺陷减少,薄膜层对光的吸收系数减少,激发光透射深度从薄膜表面逐渐向铒离子分布区延伸,这样更多的光用来激发铒离子,使光激发效率提高.同时,由于因注入而引起的缺陷在退火过程中逐渐恢复,缺陷对发光的猝灭作用也逐渐减弱.而当退火温度大于900℃时,一部分铒离子可能会淀积出来,不能成为有效的光激活中心,同时过高温度退火不利于形成E r 2O 复合体,减弱了铒的发光强度.4 结论本文研究了硅基富硅氧化硅薄膜注入铒离子的发光特性.富硅氧化硅薄膜采用PECVD 方法生长,室温下离子注入铒,经过退火热处理得到较强的室温光致发光.光谱结构分析表明E r 与O 作用形成的局域复合体,其对称性仍为T d 对称.但其配位场的增强显然使E r 发光强度得到了很大的提高.在10K 温度下Si Si 2Si O 2∶E r 发光强度为Si ∶E r 样品的三倍.离子注入后样品经过800℃,5m in 退火,可得到最强的光致发光.硅基材料的室温光致发光将为硅基电致发光器件的研究打下基础.参考文献[1] H .Ennen J .Schneider and G .Pom renke et al .,A pp l .Phys .L ett .,1983,43:943.[2] J .M ichel ,J .L .Benton and R .F .Ferrante et a l .,J .A pp l .Phys .,1991,70:2672.[3] A .Po l m an ,J .S .Custer and E .Snoek s et a l .,N ucl .Instrum .M ethods B ,1993,80 81:653.[4] H .Ennen ,G .Pom renke and A .A xm an et a l .,A pp l .Phys .L ett .,1985,46:381.[5] A .Po l m an ,J .S .Custer and E .Snoek s et a l .,A pp l .Phys .L ett .,1993,62:507.[6] G .F ranzo ,F .P ri o lo and S .Coffa et al .,A pp l .Phys .L ett .,1994,64:2235.[7] R .Serna ,E Snoek s and G .N .V an den Hoven et a l .,J .A pp l .Phys .,1994,75:2644.[8] Y .S .T ang ,K .C .H eas m an and W .P .Gillin et a l .,A pp l .Phys .L ett .,1989,55:432.[9] Shang Yuan R en and John D .Dow ,J .A pp l .Phys .,1997,81:1877.Photolu m i nescence From Erb iu m I m plan ted Sil icon -R ich Si O 2L ei Hongb ing ,Yang Q inqing ,Zhu J ialian ,W ang Hongjie ,Gao Junhua ,W ang Q i m ing(S tate K ey L aboratory on Integ ra ted Op toelectron ics ,Institu re of S e m icond uctors ,T he Ch inese A cad e my of S ciences ,B eij ing 100083)R eceived 23July 1997,revised m anuscri p t received 18D ecem ber 1997Abstract Si 2rich Si O 2fil m s w ere depo sited by p las m a 2enhanced CVD on to silicon sub 2strates ,then i m p lan ted w ith 1×1015c m -2400keV E r i on s .A fter annealing at 800℃fo r5m in ,the sam p les show strong p ho to lum inescence around 1154Λm at 10～300K .B y in 2creasing tem p eratu re the p ho to lum inescence in ten sity decreases ,indicating quench ing m echn is m w ith activati on energy of 1413m eV .L um inescence sp ectra show s that E r 2O lu 2m inescence cen ters w ith T d symm etry ex ist .PACC :7855,6170T ,7170171期 雷红兵等: 掺铒富硅氧化硅薄膜的光致发光 。
掺杂稀土铒(Ⅲ)、铕(Ⅲ)配合物纳米发光材料的研究的开题报告
掺杂稀土铒（Ⅲ）、铕（Ⅲ）配合物纳米发光材料的研究的开题报告一、研究背景和意义纳米材料的制备方法和性质研究在近年来备受关注，其中纳米发光材料应用范围广泛，包括荧光传感、单分子探针、LED等。
稀土元素的离子具有独特的发光性能，可以发射从紫外到近红外的波长，且具有很高的光量子产率和较长的发光寿命，因此稀土离子是制备纳米发光材料的重要组成部分。
本次课题提出掺杂稀土铒（Ⅲ）、铕（Ⅲ）配合物纳米发光材料的研究，目的在于探究这种材料的制备方法、对材料的结构进行表征，并研究其发光性能，为其在荧光传感等领域的应用提供基础数据。
此外，本次研究还可以为绿色和低能耗的光电器件提供新的解决方案。
二、研究内容和方法1. 合成掺杂稀土铒（Ⅲ）、铕（Ⅲ）配合物纳米发光材料采用水溶液化学还原法制备掺杂稀土铒（Ⅲ）、铕（Ⅲ）配合物纳米发光材料。
将稀土离子和有机配体在水溶液中进行反应，再通过还原剂还原，得到稀土纳米粒子。
继续用异硫氰酸乙酯将苯并咪唑与稀土纳米粒子配合，得到掺杂稀土铒（Ⅲ）、铕（Ⅲ）配合物纳米发光材料。
2. 对材料的结构进行表征用扫描电子显微镜（SEM）观察稀土纳米粒子的形态，用透射电子显微镜(TEM)观测材料颗粒的晶体结构和尺寸分布。
用X射线衍射分析（XRD）、元素分析（EDX）分析材料的结构组成。
3. 研究材料的发光性能用紫外-可见吸收光谱、荧光光谱分析稀土纳米粒子材料的发光性质，包括吸收峰、荧光强度和荧光寿命等。
三、预期结果和贡献1. 合成掺杂稀土铒（Ⅲ）、铕（Ⅲ）配合物纳米发光材料，探究制备方法和优化条件。
2. 对材料的结构进行表征，了解材料的晶体结构、组成成分等。
3. 研究材料的发光性能，探究稀土铒（Ⅲ）、铕（Ⅲ）配合物纳米发光材料的荧光强度、峰位和荧光寿命等。
4. 为该材料在荧光传感、纳米光源等领域应用提供技术支持。
四、研究进度安排1.第一阶段：查阅文献，了解掺杂稀土铒（Ⅲ）、铕（Ⅲ）配合物纳米发光材料的制备及其发光机理，同时制备稀土铕、铒离子和有机配体。
掺铒硅基碳化硅的光谱性质研究的开题报告
掺铒硅基碳化硅的光谱性质研究的开题报告题目：掺铒硅基碳化硅的光谱性质研究一、研究背景和意义碳化硅是一种新型的高温材料，具有优良的电性能、热性能、机械性能和化学稳定性等优点，在高温、高压、高速和辐射环境下有着广泛的应用前景。
掺杂碳化硅可以调节其电学和光学性质，增强其应用性能。
铒是一种典型的稀土元素，具有良好的光学性质，在激光技术、光通信、光电器件等领域有着重要的应用价值。
掺铒硅基碳化硅的研究不仅可以拓展碳化硅材料的应用领域，还可以为稀土元素在光学领域的应用开发提供新思路。
二、研究内容和思路本研究将以碳化硅为基础材料，通过化学合成法掺杂不同浓度的铒元素，制备出掺铒硅基碳化硅材料，并用光谱仪对其光学性质进行表征。
具体研究内容如下：1. 合成工艺研究：掌握制备掺铒硅基碳化硅材料的化学合成方法，并优化其合成工艺，得到性能稳定、成本低廉的样品。
2. 结构性质研究：通过XRD、TEM等手段对样品的晶体结构、晶粒尺寸、孔隙结构等进行表征，分析掺铒对材料的结构性质造成的影响。
3. 光学性质研究：利用UV-Vis-NIR分光光度计、荧光光谱仪等光学仪器对掺铒硅基碳化硅材料的吸收、发射、荧光寿命等进行测量，分析掺铒对其光学性质的影响机理。
三、预期成果1. 成功制备出掺铒硅基碳化硅材料；2. 研究掺铒对材料结构性质和光学性质的影响机理；3. 提供掺铒硅基碳化硅在高温、高压、高速和辐射环境下的应用前景。
四、研究展望随着科技的不断发展，掺铒硅基碳化硅材料在高温材料、激光技术、光通信、光电器件等领域的应用将越来越广泛。
本研究将探索掺铒硅基碳化硅材料的光学性质，为其进一步的应用研究提供基础和参考。
铈掺杂多孔硅的形貌和光致发光研究的开题报告
铈掺杂多孔硅的形貌和光致发光研究的开题报告
1. 研究背景
多孔硅作为一种重要的材料，具有良好的生物相容性、表面活性、
孔道结构和光学性质等特点，在生物医学、化学分析、传感器等领域有
着广泛的应用。
而铈掺杂多孔硅具有较好的嵌入式荧光和荧光增强效应，能够在荧光标记、生物探测和光电信息存储等领域发挥重要作用。
2. 研究目的
本研究旨在合成铈掺杂多孔硅，并通过调控反应条件、材料嵌入铈
离子和研究多孔硅形貌的变化等方面研究多孔硅的形貌和光致发光发展
规律，探索其在荧光标记、生物探测和光电信息存储等领域的应用。
3. 研究内容
1）合成铈掺杂多孔硅：本文将采用常规溶胶-凝胶法合成铈掺杂多
孔硅。
不同的反应条件和掺杂比例将被使用，以优化嵌入铈掺杂的多孔
硅的物理和化学特性。
2）多孔硅形貌和结构研究：多孔硅的形貌和结构会通过扫描电镜和透射电镜等手段研究。
同时，红外光谱和氮气吸附法等技术将用于研究
多孔硅的结构和孔径；
3）光致发光研究：多孔硅的荧光性能将通过荧光光谱仪研究，包括其荧光强度、荧光寿命、发射光谱和荧光量子产率等荧光特性，探索其
在荧光标记、生物探测和光电信息存储等方面的应用。
4. 研究意义
本研究将对铈掺杂多孔硅的物理、化学和光学性能进行研究，探讨
其在荧光标记、生物探测和光电信息存储等领域的应用。
这有助于扩展
多孔硅的应用领域，提高其应用性能，并为相关技术的发展提供理论和
实践指导。