作者单位
摘要
1 贵州师范大学物理与电子科学学院, 贵州 贵阳 550001
2 贵州大学大数据与信息工程学院, 贵州 贵阳 550025
采用磁控溅射法在蓝宝石衬底上制备了结晶良好的Mg2Si多晶薄膜,研究了退火温度(375~475 oC)对薄膜晶体结构、表面形貌、拉曼光谱和光学性质的影响。X射线衍射(XRD)结果表明,当退火温度为400 oC时Mg2Si (220) 衍射峰强度最强,样品结晶质量最好,未见明显可观测的MgO相。扫描电镜(SEM)结果表明,所有样品表面均呈现清晰可见的规则六边形,且退火温度对形貌影响较小。拉曼光谱结果显示所有样品均呈现出Mg2Si薄膜的特征峰(256 cm-1附近的F2g振动模),同时出现345 cm-1附近的F1u (LO)声子模,表明生成样品均为结晶良好的Mg2Si薄膜。对薄膜光学性质的研究结果表明,随着退火温度升高,样品光学带隙先增大后减小。
材料 薄膜 Mg2Si 退火温度 蓝宝石衬底 光学带隙 material thin film Mg2Si annealing temperature sapphire substrate optical band gap 
量子电子学报
2023, 40(4): 492
作者单位
摘要
1 中国科学院西安光学精密机械研究所 瞬态光学与光子技术国家重点实验室,西安 710119
2 中国科学院大学,北京 100049
3 西安中科原子精密制造科技有限公司,西安 710110
在250 ℃的低温下,以三甲基镓、四(二甲氨基)钛为前躯体源,O3为反应气体,采用热原子层沉积制备了Ti掺杂Ga2O3(TGO)薄膜。Ga2O3和TiO2的生长速率分别为0.037 nm/cycle和0.08 nm/cycle,TGO薄膜厚度低于理论计算值。X射线光电子能谱仪测试结果表明膜中Ti浓度随Ga2O3/TiO2循环比减少而增加,O 1s、Ga 2p和Ti 2p的峰位置向较低的结合能移动,这是因为Ti原子取代了Ga原子的某些位点引起了结合能降低,表明Ti元素成功掺杂到Ga2O3薄膜中。TiO2和Ga2O3的芯能级光谱分析表明薄膜中存有Ti4+和Ga3+离子。TGO薄膜的O 1s芯能级光谱中Ga-O键随着Ti-O键含量增加而下降,表明TGO薄膜中形成Ga2O3-TiO2复合材料。掠入射X射线衍射图中没有出现衍射峰,表明沉积的Ga2O3和TGO薄膜为非晶态。原子力显微镜观察到薄膜表面平整光滑,均方根粗糙度为0.377 nm,这得益于原子层沉积逐层生长的优势。TGO薄膜在可见光区表现出较高的透明度,对紫外光强烈吸收。随着Ti掺杂浓度的增加,TGO薄膜的折射率由于化学变化从1.75增加到1.99,紫外光区消光系数增大引起透过率减小,吸收边缘出现了红移,光学带隙从4.9 eV减小到4.3 eV。分光光度法和X射线光电子能谱法测定薄膜光学带隙所得的结果一致。
氧化镓薄膜 Ti掺杂Ga2O3薄膜 热原子层沉积 折射率 光学带隙 Gallium oxide thin film Ti-doped Ga2O3 thin films Thermal atomic layer deposition Refractive index Optical band gap 
光子学报
2023, 52(6): 0631002
作者单位
摘要
广西大学资源环境与材料学院,广西有色金属及特色材料加工重点实验室,广西 南宁 530004
通过高温固相烧结法制备出一系列Si掺杂的Bi3.79Er0.03Yb0.18Ti2.97W0.03O12xSi荧光体,探索其结构和上转换荧光性能。实验与测试结果表明,在不同气氛下制备的Bi3.79Er0.03Yb0.18Ti2.97W0.03O12xSi荧光体均为单一层状类钙钛矿结构的Bi4Ti3O12相。Si在荧光体中以Si4+为主,说明即使在氩气氛围中,掺入的大部分Si也发生了氧化。Si掺杂增加了材料的致密性和表面平整度,同时减小了材料的光学带隙并增强了光吸收。在980 nm红外光激发下,所有样品的上转换发射光谱均显示以525 nm、545 nm和765 nm为中心的三个发射带,分别对应Er3+4f电子层内的电子跃迁。掺硅6%摩尔分数的样品的发光强度和荧光寿命约为未掺杂Si的样品2倍,表明Si掺杂可以明显提升稀土掺杂钛酸铋基荧光体的光致发光性能。
材料 上转换荧光 光吸收 光学带隙 荧光寿命 
激光与光电子学进展
2023, 60(13): 1316017
作者单位
摘要
1 宁波大学材料科学与化学工程学院, 宁波 315211
2 浙江省光电探测及器件重点实验室, 宁波 315211
CsPbX3(X=Cl-, Br-, I-)钙钛矿单晶具有优异的光电性能, 有望成为下一代光电探测材料。由于CsCl在前驱体中的溶解度过小, 通过低温溶液法较难生长得到CsPbCl3晶体。本工作采用坩埚下降法成功生长了1英寸完整的CsPbCl3晶体, 并对晶体进行了一系列加工, 得到了φ10 mm×10 mm和厚度为2 mm的单晶片。测试了晶体的X射线粉末衍射图谱、TG/DTA曲线、X射线激发发射光谱、透过光谱和低温荧光光谱。在X射线的激发下, 在430和575 nm观察到两个X射线激发发射峰, 晶体的透过率达到75%;光致发光(PL)强度与温度依赖性曲线中可以观察到热猝灭现象, 计算得到晶体4个峰的激子结合能分别为12.59、8.21、12.41和21.59 meV。
钙钛矿单晶 CsPbCl3晶体 坩埚下降法 光学带隙 低温荧光光谱 激子结合能 perovskite single crystal CsPbCl3 crystal Bridgman method optical band gap low temperature fluorescence spectroscopy exciton binding energy 
人工晶体学报
2023, 52(4): 578
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Superlattices and Microstructures, Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100083, China
2 Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
Colloidal CdSe quantum dots (QDs) are promising materials for solar cells because of their simple preparation process and compatibility with flexible substrates. The QD radiative recombination lifetime has attracted enormous attention as it affects the probability of photogenerated charges leaving the QDs and being collected at the battery electrodes. However, the scaling law for the exciton radiative lifetime in CdSe QDs is still a puzzle. This article presents a novel explanation that reconciles this controversy. Our calculations agree with the experimental measurements of all three divergent trends in a broadened energy window. Further, we proved that the exciton radiative lifetime is a consequence of the thermal average of decays for all thermally accessible exciton states. Each of the contradictory size-dependent patterns reflects this trend in a specific size range. As the optical band gap increases, the radiative lifetime decreases in larger QDs, increases in smaller QDs, and is weakly dependent on size in the intermediate energy region. This study addresses the inconsistencies in the scaling law of the exciton lifetime and gives a unified interpretation over a widened framework. Moreover, it provides valuable guidance for carrier separation in the thin film solar cell of CdSe QDs.Colloidal CdSe quantum dots (QDs) are promising materials for solar cells because of their simple preparation process and compatibility with flexible substrates. The QD radiative recombination lifetime has attracted enormous attention as it affects the probability of photogenerated charges leaving the QDs and being collected at the battery electrodes. However, the scaling law for the exciton radiative lifetime in CdSe QDs is still a puzzle. This article presents a novel explanation that reconciles this controversy. Our calculations agree with the experimental measurements of all three divergent trends in a broadened energy window. Further, we proved that the exciton radiative lifetime is a consequence of the thermal average of decays for all thermally accessible exciton states. Each of the contradictory size-dependent patterns reflects this trend in a specific size range. As the optical band gap increases, the radiative lifetime decreases in larger QDs, increases in smaller QDs, and is weakly dependent on size in the intermediate energy region. This study addresses the inconsistencies in the scaling law of the exciton lifetime and gives a unified interpretation over a widened framework. Moreover, it provides valuable guidance for carrier separation in the thin film solar cell of CdSe QDs.
solar cells CdSe quantum dot radiative lifetime scaling law optical band gap exciton fine structure room temperature 
Journal of Semiconductors
2023, 44(3): 032702
作者单位
摘要
新疆大学物理科学与技术学院,乌鲁木齐 830046
分别采用高温固相法和溶胶凝胶法合成了LiMgPO4和LiMgPO4∶Dy,通过热重-差热热分析仪、X射线衍射仪、傅里叶红外光谱仪、场发射高倍扫描电镜、紫外可见分光光度计和荧光分光光度计研究了不同合成方法对LiMgPO4∶Dy晶体结构、形貌和发光性能的影响。结果表明,溶胶凝胶法的最低合成温度为750 ℃且晶体中几乎不存在其他晶相,而高温固相法在950 ℃合成的晶体中仍然存在少量Mg3(PO4)2晶相;相比于高温固相法,溶胶凝胶法合成的样品形貌比较规则;两种方法合成的样品在可见光区域光吸收能力差,而在紫外区域高温固相法合成的样品光吸收能力明显较高;高温固相法合成的LiMgPO4∶Dy光学带隙范围为3.76~3.93 eV,溶胶凝胶法合成的LiMgPO4∶Dy光学带隙范围为3.85~3.94 eV,合成方法对样品的光学带隙影响较小。LiMgPO4∶Dy的最佳激发波长为350 nm,最强发射峰位于579 nm处,相比于高温固相法,溶胶凝胶法合成样品的发光强度更好。
溶胶凝胶法 高温固相法 晶体结构 光学带隙 发光性能 LiMgPO4∶Dy LiMgPO4∶Dy sol-gel method high-temperature solid-state method crystal structure optical band gap luminescence property 
人工晶体学报
2023, 52(2): 315
廖袁杰 1李耀鹏 1宋晓晓 1张欣彤 1[ ... ]李晶 1,3,**
作者单位
摘要
1 复旦大学 光科学与工程系上海超精密光学制造工程技术研究中心,上海 200438
2 南京邮电大学 电子与光学工程学院&微电子学院,江苏 南京 210023
3 复旦大学 微纳光子结构教育部重点实验室,上海 200433
对Sb2Te3薄膜的结构、线性光学及非线性吸收性质的Ti掺杂影响进行了系统性探究。利用磁控溅射和高温退火手段制备了不同Ti掺杂浓度的晶态Sb2Te3薄膜。X射线光电子能谱分析显示Sb2Te3薄膜中的Ti元素以Ti4+化学态以TiTe2的形式存在。线性光学性质结果表明,在保持非线性器件中宽工作波长特性的同时,Ti掺杂可以提高Sb2Te3薄膜的透射率,并降低光学带隙从1.32 eV至1.25 eV,根据Burstein-Moss理论,这取决于载流子的减少。利用自主搭建的开孔Z扫描系统,测试了薄膜样品在132 GW/cm2强度下800 nm飞秒激光激发的非线性吸收性质,结果显示的Ti掺杂引起的饱和吸收可调谐行为可归因于光学带隙减小与晶化抑制的竞争效应。此外,Ti掺杂将Sb2Te3薄膜的激光损伤阈值从188.6 GW/cm2提高到了265.5 GW/cm2。总而言之,Ti掺杂Sb2Te3薄膜在非线性光学器件领域具有广泛的应用前景。
钛掺杂 碲化锑薄膜 光学带隙 饱和吸收 开孔Z扫描 Ti-dopant Sb2Te3 thin film optical band gap saturable absorption open-aperture Z-scan 
红外与毫米波学报
2022, 41(6): 1022
作者单位
摘要
1 北京交通大学物理科学与工程学院, 物理系, 北京 100044
2 北京交通大学物理科学与工程学院, 微纳材料及应用研究所, 北京 100044
二硫化钼(MoS2)在环境中的热稳定性和化学稳定性好, 迁移率相对较高, 已应用于气体传感器、光电探测器和场效应管等器件的研制。采用氧气辅助技术生长的氧掺杂MoS2(MoS2-xOx)不仅可以调控MoS2单晶尺寸, 还能提高MoS2单晶光致发光强度。本文采用射频反应磁控溅射技术、自然环境中氧化和热退火工艺, 改变溅射羽辉与玻璃基底夹角来制备MoS2-xOx薄膜并研究其光学性质。采用X射线光电子能谱分析了样品的元素和价态; 扫描电子显微镜观测的结果表明, 溅射羽辉与基底成45°(θ=45°)时表面形貌为最优; 紫外-可见分光光度计的测试结果表明, 随着厚度和氧含量的增加, MoS2-xOx薄膜的光学带隙减小; 采用COMSOL Multiphysics软件模拟了MoS2-xOx薄膜光学透过率, 理论和实验结果相吻合。本文的研究结果将为MoS2-xOx薄膜在光学领域的应用提供科学参考。
掺氧二硫化钼 氧气辅助技术 磁控溅射 羽辉 透过率 光学带隙 oxygen-doped molybdenum disulfide oxygen-assisted technology magnetron sputtering plume transmittance optical band gap COMSOL COMSOL 
人工晶体学报
2022, 51(11): 1871
胡继超 1,2,*孟佳琦 1,2李丹 1,2贺小敏 1,2[ ... ]蒲红斌 1,2
作者单位
摘要
1 西安理工大学电子工程系,西安 710048
2 西安市电力电子器件与高效电能变换重点实验室,西安 710048
为了解决双极型碳化硅(SiC)功率器件中由于p型SiC在室温下难以完全电离所导致的p+n发射结注入效率低的问题,提出将p型CuAlO2与n型SiC形成的异质结作为发射结以提高该结的注入效率。本文利用溶胶凝胶(sol-gel)方法,在4H-SiC衬底上制备了CuAlO2薄膜,研究了低温热处理温度对CuAlO2薄膜晶体结构、表面形貌、光学特性的影响。结果表明: 较高的热处理温度可以促进中间产物CuO的生成,进而在固相反应阶段促进CuAlO2相的产生,最终制备的CuAlO2薄膜主要以CuAlO2相的(012)晶向择优取向。随着低温热处理温度的升高,薄膜的表面均匀致密,空位缺陷含量降低,结晶质量提高。当低温热处理温度为300 ℃时,CuAlO2薄膜晶粒尺寸约为35 nm。此外,CuAlO2薄膜在可见光范围内的透过率超过70%,且随着预处理温度升高,薄膜光学带隙略有增加。
溶胶凝胶法 CuAlO2薄膜 低温热处理 光学带隙 SiC SiC sol-gel method CuAlO2 thin film heat treatment at low temperature optical band gap 
人工晶体学报
2021, 50(9): 1662
作者单位
摘要
北京交通大学理学院,微纳材料及应用研究所,北京 100044
室温下采用射频磁控溅射(RFMS)技术在玻璃与硅基板上分别沉积了纯铌酸锂LN薄膜、高掺锌(6%,摩尔分数,下同)LN∶ZnO薄膜和高掺镁(5%)LN∶MgO薄膜,并在575 ℃条件下退火进一步提高薄膜的结晶度。通过原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD)、紫外可见吸收(UV-Vis)和椭偏仪等测试研究了三种铌酸锂薄膜的形貌、结构和光学性质。XRD分析表明掺杂铌酸锂薄膜和纯铌酸锂薄膜具有相同的生长取向,AFM、XRD、UV-Vis测试结果表明,掺杂将增大铌酸锂薄膜的晶粒尺寸,光学带隙的红移现象与晶粒尺寸相关,且掺Mg的影响大于掺Zn。此外利用霍尔效应测试仪研究了LN、LN∶ZnO和LN∶MgO薄膜的电学性质,测试结果表明三种薄膜均为n型半导体,其中LN∶MgO薄膜电导率的变化趋势不同于LN∶ZnO和LN薄膜,且发现温度在18~50 ℃范围内,随着温度的升高,LN∶MgO薄膜的电导率变化微小,而LN∶ZnO和LN薄膜的电导率逐渐增大。
铌酸锂薄膜 锌掺杂 镁掺杂 光学带隙 霍尔效应 电学性质 lithium niobate film zinc-doped magnesia-doped optical band gap Hall-effect electrical property 
人工晶体学报
2021, 50(9): 1648

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