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PL光致發(fā)光光譜儀ZnO微米管的PL光譜測(cè)試研究

本文由 上海科學(xué)儀器有限公司 整理匯編

2018-09-12 10:00 3175閱讀次數(shù)

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ZnO是一種兩性白色氧化物(俗稱鋅白),纖鋅礦結(jié)構(gòu)ZnOZ穩(wěn)定,因此Z為常見。如圖1所示,纖鋅礦結(jié)構(gòu)的ZnO有ZX對(duì)稱性但沒有軸對(duì)稱性,在晶體表面因斷面而出現(xiàn)懸空鍵。ZnO晶體表面斷面的特性對(duì)晶體的整體性質(zhì)影響微隨其尺寸的減小不斷增加,甚至完全改變晶體本身原來的屬性。因此通過控制氧化鋅的結(jié)構(gòu),如尺寸、形貌或表面晶面取向、表面成分、表面電荷等,可以大幅度地調(diào)節(jié)或改變氧化鋅的性質(zhì)特性,從而獲得應(yīng)用所需要的發(fā)光、熒光增強(qiáng)、鐵磁性、催化性能等,其中微米尺寸的ZnO因其在發(fā)光、光催化、傳感器等領(lǐng)域表現(xiàn)出來的獨(dú)特性質(zhì)而備受關(guān)注。圖1ZnO纖鋅礦結(jié)構(gòu)作為第三代半導(dǎo)體材料的典型代表,GaN藍(lán)光材料一直是近年來研究的熱點(diǎn)。ZnO和GaN同為穩(wěn)定的六角纖鋅礦結(jié)構(gòu),室溫下的禁帶寬度為3.37eV,激子束縛能高達(dá)60meV,即使在室溫甚至高于室溫下也能實(shí)現(xiàn)GX的激子發(fā)射。因而,ZnO成為制備紫外發(fā)光器件(LEDs)、紫外激光器(LDs)等短波長(zhǎng)光發(fā)射器件的主要候選材料。圖2和圖3為不同條件下制備的ZnO微米管的PL光譜,測(cè)試儀器采用北京卓立漢光自主研發(fā)生產(chǎn)的FlexOne“微光”系列顯微光致發(fā)光光譜儀,激發(fā)光源選用325nmHeCd激光器。圖2ZnO微米管不同位置PL的光譜,插圖為ZnO微米管斷裂處的顯微成像圖3不同尺寸ZnO微米管的PL譜圖2中(a)為ZnO微米管中部的PL光譜,(b)為微米管斷口處的PL光譜;圖3為不同尺寸微米管的PL光譜(a<b<c<d)。ZnO在紫外區(qū)具有優(yōu)異的發(fā)光性能,近帶邊紫外發(fā)光特性的研究一直是人們關(guān)注的熱點(diǎn)。對(duì)于ZnO豐富的近帶邊發(fā)光,人們尚缺乏統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)。在380nm左右的紫外發(fā)射峰對(duì)應(yīng)于ZnO的帶邊躍遷的自由激子復(fù)合;392nm左右的發(fā)射峰屬于帶間輻射躍遷的結(jié)果;450~650nm的可見光區(qū)域也有一強(qiáng)度很弱且寬的發(fā)射峰,該發(fā)射峰對(duì)應(yīng)于ZnO的表面氧缺陷,PL峰強(qiáng)度越強(qiáng),代表氧缺陷濃度越高[1,2]。PL光譜是一種非破壞性的、高靈敏度的分析方法,是半導(dǎo)體材料研發(fā)和生產(chǎn)過程中的一種常規(guī)測(cè)試手段,可以檢測(cè)半導(dǎo)體的本征發(fā)光,檢測(cè)半導(dǎo)體材料由于摻雜、生產(chǎn)工藝等條件引起的缺陷發(fā)光,探討半導(dǎo)體形貌和尺寸對(duì)其發(fā)光特性的影響,為半導(dǎo)體在光子晶體、催化、傳感和染料敏化太陽能電池等領(lǐng)域的應(yīng)用提供理論指導(dǎo)?!颈疚淖髡撸悍治鰞x器事業(yè)部(AID)應(yīng)用研發(fā)部石廣立工程師】參考文獻(xiàn)[1]方國(guó)家,王明軍,劉逆霜,等.ZnO納米線陣列的定向生長(zhǎng)、光致發(fā)光及場(chǎng)發(fā)射性能[J].發(fā)光學(xué)報(bào),2008,29(3):421-424[2]王卿璞,張德恒,薛忠營(yíng).射頻磁控濺射ZnO薄膜的光致發(fā)光[J].半導(dǎo)體學(xué)報(bào),2003,24(2):157-160

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