1 福建省先进高场超导材料与工程协同创新中心, 福建 福州 350117
3 西南交通大学超导与新能源研究开发中心, 四川 成都 610031
激光诱导击穿光谱(LIBS)以激光诱导微等离子体的原子发射为技术特征, 在科研与工业领域正得到重视与蓬勃发展。 作为环境气体的氩气对等离子体演化过程中粒子的碰撞过程有重要影响, 决定着LIBS技术分析性能的发挥。 利用光谱诊断技术深入研究LIBS技术条件下氩气的光谱特征, 对于提升LIBS技术及其应用水平具有重要的意义。 利用中阶梯光栅光谱仪记录时间序列光谱信息研究了瞬态Ar等离子体碰撞和衰减过程, 包括等离子体演化过程中的辐射机制和等离子体电子数密度及温度的时间演化特征。 结果表明, 在激光与氩气相互作用的初始阶段, 光谱主要由连续辐射组成, 在0.6 μs后, 光谱开始主要由氩原子、 离子的离散跃迁辐射谱线组成。 氩原子线和离子线的演化周期不同, 在0~1.0 μs延迟时间内离子线占主导, 在1.0~30 μs原子线占主导。 利用Stark展宽, Saha-Boltzmann曲线方程对60, 80和100 mJ脉冲激光能量激发下的等离子体的电子数密度和温度进行了计算, 等离子体电子数密度在0.2~2.0 μs延迟时间内快速衰减, 之后在较长的延迟时间内缓慢下降, 大约在4.0 μs达到同一个数量级; 等离子体温度(80 mJ)从初始0.2 μs时的18 000 K迅速下降到13 000 K(2.0 μs), 在5.0 μs后缓慢下降到12 000 K。 为进一步检验和优化激光脉冲用于氩气的分析性能, 对氩的不同特征谱线信噪比随时间演化的特征进行了研究, 结果表明, 氩原子线在2.0~6.0 μs的延迟窗口具有较高的信噪比, 氩离子线则在0.1~1.0 μs延迟窗口具有较高的信噪比。
激光诱导击穿光谱 氩气 等离子体 时序特征 时间分辨 Laser-induced breakdown spectroscopy Argon Plasma Timing characteristics Time resolved 光谱学与光谱分析
2022, 42(4): 1049
1 福建师范大学物理与能源学院, 福建省量子调控与新能源材料重点实验室, 福建 福州 350117
2 福建省半导体光电材料及其高效转换器件协同创新中心, 福建 厦门 361005
3 福建省半导体光电材料及其高效转换器件协同创新中心, 福建 厦门 361005
用注射超声喷雾法将前驱体由针管直接送入超声喷头内, 在石英基板上制备Zn1-xCrxO（x=0.0, 0.01, 0.03, 0.05）薄膜。 采用X射线衍射仪、 扫描电子显微镜、 荧光光谱仪、 紫外-可见分光光度计、 振动样品磁强计（VSM）等对薄膜的结构、 光学和磁学性质进行测量。 实验结果表明, 未掺杂的ZnO薄膜为六角纤锌矿结构, 沿着c轴（002）择优取向, 而Cr掺杂抑制了薄膜的c轴择优取向性； 掺杂后的薄膜平均晶粒尺寸均增大, 且当x=3%时, 晶粒尺寸最大, 达31.4 nm。 扫描电镜（SEM）下薄膜呈球形颗粒状, 并且在x=5%下, 薄膜出现了长条状的微观形貌。 Cr掺杂使样品的光致发光谱（PL）发生了很大的变化： 未掺杂的样品的PL谱在378 nm处存在一个紫外发射峰, 对应于550 nm附近还存在一个由于缺陷态引起的绿光发射峰； 掺Cr样品只有在350～550 nm的很宽的范围内存在一个发射峰, 对其进行高斯拟合后, 发现掺Cr量为x=1％, 3％, 5％下样品均存在VZn（锌空位）、 Zni（Zn间隙位）、 V-Zn（带一个电子的锌空位）内部缺陷态, 且当x=3%时, VZn最多。 Cr的掺杂使得薄膜的带隙增大, 并且x=3%时, 禁带宽度最大, 达到3.374 eV。 掺Cr的三个样品均具有室温铁磁性, 且x=3%样品的磁化强度最大, 其与VZn(锌空位）最大相对应, 验证了Cr3+和VZn的缺陷复合体是ZnO∶Cr样品具有稳定的铁磁有序的最有利条件的理论预测。
超声喷雾法 Cr掺杂ZnO薄膜 光学性能 磁学性质 Ultrasonic spraying technology Cr doped ZnO thin films Optical property Magnetic property 光谱学与光谱分析
2016, 36(5): 1328
