Eu~（3+）、Li~+共掺杂ZnO薄膜结构与性质的研究

题名:Eu~（3+）、Li~+共掺杂ZnO薄膜结构与性质的研究
作者:解晓君
学位授予单位:曲阜师范大学
关键词:ZnO:Eu~(3+),Li~+;;脉冲激光沉积;;XRD;;光致发光
摘要:
 发光是物体将以某种方式吸收的能量转化为光辐射的过程。全固态照明光源(半导体发光二极管,简称LED)被认为是21世纪最具有发展潜力的高技术领域之一。稀土离子Eu3+是一种良好的红光发光中心,它的激发谱峰位于395 nm左右,Li+为低价电荷的补偿离子和发光敏化剂。本课题根据在ZnO基质中掺杂稀土离子Eu3+作为分立发光中Neodymium magnets心的设想,采用脉冲激光沉积(pulsed laser deposition,即PLD)薄膜外延技术,制备并初步研究了Eu3+、Li+共掺杂ZnO薄膜的结构及光学性质。
 控制Si衬底温度为400℃的情况下,调节真空室氧压分别为0Pa、2×10-2Pa、2×10-1Pa以及2×100Pa时制备ZnO:Eu3+, Li+/Si薄膜。通过X射线衍射仪和荧光分光光谱仪测试了样品的晶体结构与发光特性。XRD谱表明,Eu3+、Li+共掺杂的ZnO薄膜具有c轴择优取向,XRD谱中除ZnO晶向以外没有出现其它结晶峰,表明掺杂元素Eu3+、Li+均已进入到ZnO晶格中,形成了以Eu3+为发光中心的ZnO纤锌矿结构。当以395 nm的激发光照射样品时,在PL光谱中观察到了稀土Eu3+在594 nm、613 nm附近的特征发光峰。
 在背底真空为10-5Pa时,充入氧气,控制氧分压为2×10-1 Pa,改变衬底温度,分别在室温、100℃、200℃、300℃、400℃和500℃时,制备Eu3+、Li+共掺杂的ZnO薄膜。同样测得其XRD谱线与室温下的PL谱。分析图谱可知,稀土离子能有效掺进ZnO晶格中,得到高度c轴择优取向的单晶薄膜。温度较低时,用325 nm的激发波长激发,观察不到Eu3+的本征发光峰,ZnO与Eu3+之间没有进行有效的能量传递；但温度较http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php高的情况下,所制备样品的PL谱中出现Eu3+的本征发光峰,分析认为是较高的温度下,Eu3+可以获得足够的迁移能进入到ZnO晶格内部,有利于从基质向稀土离子传递能量。
 当ZnO基质中掺杂离子Eu3+、Li+的掺杂浓度降低时,测得所制备样品的PL谱,Eu3+本征发光峰的强度增强,认为可能是当浓度超过某一值时发生了一定程度的猝灭。
学位年度:2010