1 中国地质大学(武汉)珠宝学院, 湖北 武汉 430074
2 云南国土资源职业学院, 云南 昆明 652501
尖晶石作为一种珍贵的宝石材料, 因其瑰丽的颜色外观和悠久的历史而广受称赞。 变色效应作为宝石学中一种常见的光学现象, 在变石, 蓝宝石, 尖晶石, 石榴石等宝石中都可以出现。 通常将宝石的变色效应归结为Cr离子和V离子所致, 但是目前有关变色尖晶石的报道较少, 缺乏致色元素和变色机理的研究。 本次研究对象是一颗具有变色效应的尖晶石(在D65光源下呈蓝色, 在A光源下呈蓝紫色), 和两颗不具有变色效应的蓝色尖晶石(两种光源下色调无明显变化)。 运用电感耦合等离子体质谱仪(LA-ICP-MS)、 紫外可见光谱仪、 拉曼光谱仪、 光致发光光谱仪获取样品的成分和光谱信息。 LA-ICP-MS化学成分测试结果表明, 三颗尖晶石均为镁铝尖晶石, 主要化学成分为MgO和Al2O3, 并含有Fe, V, Cr, Co和Zn等微量元素, 在变色尖晶石中含有较多的Fe离子和微量的Co离子, 不含有Cr离子, 并且变色尖晶石与无变色效应的蓝色尖晶石中V离子含量相近。 变色尖晶石紫外可见吸收光谱具有位于387, 461, 478, 527, 559, 590, 627和668 nm处的吸收峰, 其中387, 461, 478和668 nm吸收峰与Fe离子有关。 559, 590和627 nm处的吸收峰是由Co离子d轨道电子自旋允许跃迁4A2→4T1(4P)并经自旋-轨道耦合作用分裂所致。 此外, 四面体配位中的Fe2+d—d自旋禁阻跃迁5E(D)→3T1(H)同样在559 nm处产生吸收峰。 由Co离子和Fe离子共同作用, 在559 nm附近产生的吸收宽带是尖晶石产生变色效应的主要原因。 拉曼光谱测试结果显示变色尖晶石与其他两颗蓝色尖晶石无差异, 可见311, 405, 663和765 cm-1四个特征拉曼位移峰, 依次对应F2g(1), Eg, F2g(3)和A1g振动。 光致发光光谱(PL)测试发现变色尖晶石中处于Td对称位置的Co2+的4T1(P)能级会分裂成为三个子能级, 电子由三个4T1(P)激发态的子能级回落到4A2(F)基态而产生位于686, 650和645 nm处的发光峰。 变色尖晶石中Co离子含量很低, 并且Fe离子含量较高, 受到Fe离子荧光猝灭作用, 样品无红色发光现象。
尖晶石 变色效应 紫外-可见光光谱 拉曼光谱 PL光谱 Spinel Alexandite effect LA-ICP-MS UV-Vis spectrurm Raman spectrum PL spectrum LA-ICP-MS 光谱学与光谱分析
2022, 42(11): 3541
1 哈尔滨工业大学航天学院，哈尔滨 150001
2 上海卫星装备研究所，上海 200240
采用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)技术制备的大尺寸、高质量单晶金刚石材料具备卓越的物理化学性能，在珠宝、电子、核与射线探测等消费品、工业和**科技领域极具应用前景。研究发现在化学气相沉积单晶金刚石生长过程中，在衬底与外延层之间，以及生长中途停止-继续生长的生长层之间出现明显的界面区。本文采用偏光显微镜、拉曼光谱、荧光光谱(PL)等手段对界面区域进行了测试分析，界面区在偏光显微镜下表现出因应力导致的亮区，且荧光光谱(PL)及其线扫描显示该区域的NV色心含量远高于衬底及其前后外延层，表明该界面区具有较高的缺陷和杂质含量。结果表明在生长高品质单晶金刚石初期就应当采取一定手段进行品质调控，并尽量在一个生长周期内完成制备。
单晶金刚石 微波导离子体化学气相沉积 界面 拉曼光谱 PL光谱 single crystal diamond microwave plasma chemical vapor deposition (MPCVD) interface Raman spectrum PL spectrum
材料能带以及缺陷能级状态是窄禁带半导体材料芯片制造过程中的重要参数。红外调制光致发光（Photoluminescence, PL）光谱仪是一种无损的有效检测技术。利用该技术对不同的窄禁带半导体材料进行了检测，然后用线型拟合光谱揭示了不同能级间的电子跃迁，并对结果进行了分析。结果表明，红外调制PL光谱是一种有效的材料能带和缺陷能级研究方法。
窄禁带半导体材料 PL光谱 能级跃迁 缺陷能级 narrow bandgap semiconductor materials PL spectra band transition defect energy level
南京理工大学 电子工程与光电技术学院, 南京 210094
二维钙钛矿材料由于其具有特殊和更稳定的光电性能逐渐成为材料领域的一个研究热点。为了研究二维杂化钙钛矿的稳定性, 用旋涂法制备了二维杂化钙钛矿代表性材料(C6H5C2H4NH3)2(CH3NH3)2Pb3I10的薄膜样品, 在薄膜上旋涂一层PMMA进行对比, 测量两种薄膜随激光照射时间变化的光致发光光谱变化。结果表明, 二维杂化钙钛矿在空气中仍然存在光稳定性较差的问题, 其结构在连续激光的作用下被破坏、造成不可逆转的分解; 而PMMA薄膜的覆盖能对二维杂化钙钛矿起到很好的保护作用。
光谱学 微区光学系统 二维杂化钙钛矿 PL光谱 spectroscopy micro-region optical system two-dimensional hybrid perovskite PL spectrum PMMA PMMA
1 南京邮电大学光电工程学院, 江苏 南京 210023
2 南京邮电大学Peter Grünberg研究中心, 江苏 南京 210023
ZnO单晶材料以其优良的综合性能在光电子器件方面掀起了研究热潮, 因此对ZnO单晶的研究具有重要的理论和实践意义。 采用激光辐照的方式, 对ZnO单晶进行了光致发光(photoluminescence, PL)光谱实验, 分析研究了ZnO单晶在不同温度（低温）和不同激光能量强度照射下其光致发光特性。 研究结果表明, ZnO单晶内存在少量杂质及表面氧缺陷, 这些结构对其发光特性有一定的影响; 在低温条件下, ZnO单晶具有良好的发光特性, 且随着温度的提高, 发光光谱峰的位置会向长波长方向移动, 但强度会减小; 当激光光源的强度增大, ZnO单晶的PL发射光谱的强度也会随之增大, 且峰的位置和相对强度不变。 结合拉曼(Raman)光谱实验, 从分子及原子振动、 转动类型验证了纤锌矿ZnO单晶的六方晶系结构; 配合X射线衍射(X-ray diffraction, XRD)技术, 得出ZnO单晶良好的结晶特性以及晶轴取向。
ZnO单晶 Raman光谱 PL光谱 ZnO single crystal Raman spectrum XRD XRD PL spectrum 光谱学与光谱分析
2017, 37(6): 1700
北京工业大学电子信息与控制工程学院 光电子技术省部共建教育部重点实验室, 北京 100124
采用改变生长条件的方法制备GaN薄膜, 在(0001)面蓝宝石衬底上利用金属有机物化学气相沉积技术制备了不同样品, 并借助X射线双晶衍射仪(XRD)、PL谱测试仪和光学显微镜对材料进行了分析。XRD(0002)面和(1012)面测试均表明TMGa流量为70 cm3/min时样品位错密度最低。利用该TMGa流量进一步制备了改变生长温度的样品。XRD和PL谱测试结果表明, 提高生长温度有利于提高GaN样品的晶体质量和光学性能。最后, 利用光学显微镜对样品的表面形貌进行了分析。
金属有机物化学气相沉积(MOCVD) 非掺杂氮化镓(GaN) X射线双晶衍射(DCXRD) 光致荧光(PL)光谱 metal-organic chemical vapor deposition(MOCVD) non-doped GaN double-crstal X-ray diffraction photoluminescence spectra
1 中国科学院近代物理研究所, 甘肃 兰州 730000
2 兰州大学物理科学与技术学院, 甘肃 兰州 730000
利用320 kV高压综合实验平台，通过6 MeV Xe离子辐照Eu掺杂氧化镁(MgO)单晶样品对其光致发光现象进行了研究。Xe离子辐照后，样品380~550 nm的发光带出现先减弱后增强的现象，400~450 nm处出现了平坦的较宽的蓝色发光带，经拉曼光谱和红外光谱的综合分析可知离子辐照能够使掺杂的Eu很好的进入晶体内部形成稳定的缺陷类型，产生更好的发光效果。
光谱学 重离子辐照 稀土掺杂发光 光致发光(PL)光谱 激光与光电子学进展
2011, 48(5): 051601
采用强激光辐照硅锗合金，然后高温氧化的方法，在样品表面生成微米级小孔，用高精度扫描电镜观察孔内结构，发现片状纳米结构的存在。用荧光光谱仪测量其光致荧光谱，对于激光辐照(无高温氧化)的样品，在峰值705 nm处出现较强的光致发光(PL)。高温氧化后，样品在606 nm处出现一尖锐的PL光谱。利用量子受限和纳晶与氧化物的界面态综合模型解释PL光谱的产生。
高温氧化 激光辐照 硅锗合金 低维结构 PL光谱 high temperature oxidation laser irradiation SiGe low-dimensional structure PL spectrum
1 四川大学物理科学与技术学院微电子学系,成都,610064
2 微电子技术四川省重点实验室,成都,610064
3 模拟集成电路国家重点实验室,重庆,400060
本文用光致发光(PL)光谱对Si0.87Ge0.13/Si异质结的缺陷进行了研究.对PL光谱中与SiGe外延层应变驰豫产生的失配位错相关的D-Band进行了分析,发现应变驰豫同时在SiGe层和Si衬底中诱生了位错.由于在PL光谱中观察到了D1而没有观察到D2,因此D1,D2很可能并不对应于相同的位错.通过进一步的分析,我们推测引起SiGe/Si异质结的PL光谱中D-Band的位错的微观结构很可能和Si-Si相关.
SiGe/Si异质结 PL光谱 位错 D-Band发光
