掺铒Al_2O_3薄膜与镱铒共掺Al_2O_3薄膜光致发光特性比较

用中频磁控溅射工艺分别制备了掺铒Al2O3薄膜和镱铒共掺Al2O3薄膜,室温下测量了它们的光致发光特性。结果表明:镱铒共掺Al2O3薄膜光致发光的峰值强度为掺铒Al2O3薄膜的8倍以上,两者的半值宽度近似相等;泵浦功率增强,掺铒Al2O3薄膜光致发光强度出现饱和趋势,但镱铒共掺Al2O3薄膜的光致发光强度随泵浦功率线性增加。

镱铒共掺Al2O3薄膜上转换机理及其温度特性

采用中频磁控溅射法制备了镱铒共掺Al2O3薄膜,铒镱掺杂浓度分别为0.3%,3.6%(摩尔分数,全文同).讨论了三价铒离子529 nm和549 nm光致发光的上转换机理.在291.8—573.3 K温度区间测量了两绿上转换光谱荧光强度比的温度特性,拟合表达式为R=5.37exp(-738/T).366 K温度时灵敏度最大,为0.0039 K-1.结果表明镱铒共掺Al2O3薄膜适合作为小型、高温和高灵敏的光学温度传感材料.

镱铒共掺Al_2O_3薄膜光致发光特性优化

用中频磁控溅射方法在SiO2/Si基底上制备了五组固定掺铒浓度不同镱铒浓度比率的镱铒共掺Al2O3薄膜样品.室温下测量了薄膜在1.430μm^1.630μm波段范围内光致发光光谱.研究发现,镱的掺入有效地提高了三价铒离子的光致发光强度,最优的镱铒掺杂为:掺铒0.33 mol%,Yb3+∶Er3+=10∶1,比相同掺铒浓度单掺铒样品光致发光峰值强度增强40倍;确定的掺铒浓度,有着固定的最佳镱铒浓度比率,主要是镱铒离子间的正向和反向能量传递相互作用的结果,但最佳镱铒浓度比率随着掺铒浓度的增加呈现下降趋势;单掺铒薄膜的光致发光峰值强度随掺铒浓度呈现近Gauss形状变化,而最佳镱铒共掺样品的光致发光峰值强度随掺铒浓度呈现了倒Gauss形状变化.

溶胶-凝胶(sol-gel)法制作掺铒Al_2O_3薄膜及其光致发光光谱特性测量

介绍一种用溶胶 凝胶方法制作掺铒Al2 O3薄膜的工艺 实验测量了薄膜样品的光致发光光谱特性 结果表明光致发光光谱的峰值波长为 1.5 36 μm ,半值宽度为 34nm ;同时测量了光致发光光谱的峰值强度与泵浦功率。

掺铒Al_2O_3薄膜的性能与制备

简述了几种Al2O3薄膜的制备方法,使用中频孪生靶非平衡磁控溅射系统制备了掺铒Al2O3薄膜,并对其进行检测,结果表明该方法制备的薄膜适于制作光纤放大器。

纳米Ag薄膜增强Er^(3+)/Yb^(3+)共掺Al_2O_3薄膜上转换发光特性研究

采用射频磁控溅射在石英基底上制备Al_2O_3:Er^(3+)/Yb^(3+)薄膜,在其表面采用直流磁控溅射沉积纳米Ag薄膜。上转换发光测试表明在491和678 nm的发射峰出现了5.8倍和5.2倍的增强。X射线衍射、原子力显微镜以及透射﹑吸收和散射光谱表明:491 nm发射增强主要源于局域表面等离子或表面等离子与发射带的共振耦合辐射机制,而678 nm发射增强主要源于纳米Ag膜对荧光的LSP散射机制。

Er^(3+)单掺及Er^(3+)/Yb^(3+)共掺SiO_2-Al_2O_3-La_2O_3玻璃光谱性质研究

研究了单掺Er3+ 及Er3+ /Yb3+ 共掺SiO2 Al2 O3 La2 O3玻璃的光谱性质随稀土离子浓度变化规律 ,应用McCumber理论计算了玻璃在 1.5 3μm的发射截面及积分吸收截面 .结果表明 :在Er3+ 离子掺杂浓度相同时 ,玻璃在 980nm吸收截面与Yb3+ 掺杂浓度成反比 ;当样品中Yb3+ 离子掺杂浓度为 3.94× 10 2 0 cm- 3时 ,玻璃在 1.5 3μm的吸收截面和发射截面最大 ,在 1.4 0～ 1.60 μm积分吸收截面也最大 ;Er3+ /Yb3+ 共掺SiO2 Al2 O3 La2 O3玻璃在 1.5 3μm的荧光半高宽随Er3+ 掺杂浓度升高而增加 ,当Er3+ 离子掺杂浓度为 2 .4 1× 10 2 0 cm- 3 时 ,玻璃的荧光半高宽 (FWHM )达到 5 2 .5nm .

基于超薄Al2O3栅绝缘层的低工作电压IGZO薄膜晶体管及其在共源极放大器中的应用

随着薄膜晶体管(Thin-film transistor,TFT)在各类新兴电子产品中得到广泛应用,作为各类电子设备的关键组件,其工作电压和稳定性面临着巨大挑战。为了满足未来高度集成化、功能复杂的应用场合,实现其低工作电压和高稳定性就变得异常重要。我们在150 mm×150 mm大面积玻璃基底上,采用磁控溅射非晶铟镓锌氧化物(amorphous indium-gallium-zinc-oxide,a-IGZO)作为有源层,以原子层沉积(ALD)Al2O3为栅绝缘层,制备了底栅顶接触型a-IGZO TFT,并研究了50,40,30,20 nm超薄Al2O3栅绝缘层对TFT器件的影响。其中,20 nm超薄Al2O3栅绝缘层TFT具有最优综合性能:1 V的低工作电压、接近0 V的阈值电压和仅为65.21 mV/dec的亚阈值摆幅,还具有15.52 cm^2/(V·s)的高载流子迁移率以及5.85×10^7的高开关比。同时,器件还表现出优异的稳定性:栅极±5 V偏压1 h阈值电压波动最小仅为0.09 V以及优良的150 mm×150 mm大面积分布均一性。实现了TFT器件的低工作电压和高稳定性。最后,以该TFT器件为基础设计了共源极放大器,得到14 dB的放大增益。

掺Er及Yb-Er共掺Al2O3光波导放大器噪音特性的数值模拟

利用由速率方程、有限元场分布、传输方程构建的综合理论模型,数值求解了掺Er及Yb-Er共掺Al2O3光波导放大器的噪音系数和正反向自发辐射功率.结果表明,随波导长度的增加,当增益开始下降时,噪音系数显著增加.同时显示了抽运功率和掺杂浓度对噪音系数的影响,比较了两种掺杂放大器的噪音系数,Yb-Er共掺比只掺Er的约小0.8dB.

Y^(3+)共掺杂对掺Er^(3+):Al_2O_3粉末光致发光的增强作用

采用非水性溶胶-凝胶法制备了Y3+共掺杂的掺Er3+:Al2O3粉末,Er3+浓度为0．1和1．0mol％,Er3+和Y3+浓度比为1:0-10．X射线衍射和光致发光(PL)光谱结果表明: 900℃烧结的掺0．1和1．0mol％Er3+:Al2O3粉末为具有非晶化特征的γ和θ混合相结构,非晶化趋势随Y3+共掺杂浓度增大而增加．掺0．1mol％Er3+:Al2O3粉末,PL光谱强度和半高宽随掺Y3+浓度增大无明显变化．掺1．0mol％Er3+:Al2O3粉末,PL光谱强度和半高宽随掺Y3+浓度增大而增加,10mol％Y3+共掺杂粉末的发光强度提高50倍,约为掺0．1mol％Er3+:Al2O3粉末的10倍,半高宽从77nm增至92nm．Y3+共掺杂对较高浓度掺Er3+:Al2O3粉末PL性能的增强作用归因于Y3+对Er3+在基体中的分散和配位结构多样性的提高．

N-Al共掺ZnO薄膜的p型传导特性

利用直流反应磁控溅射技术制得N Al共掺的p型ZnO薄膜,N2O为生长气氛.利用X射线衍射(XRD),Hall实验,X射线光电子能谱(XPS)和光学透射谱对共掺ZnO薄膜的性能进行研究.结果表明,薄膜中Al的存在显著提高了N的掺杂量,N以N Al键的形式存在.N Al共掺ZnO薄膜具有优良的p型传导特性.当Al含量为0.15wt%时,共掺ZnO薄膜的电学性能取得最优值,载流子浓度为2.52×1017cm-3,电阻率为57.3Ω·cm,Hall迁移率为0.43cm2/(V·s).N Al共掺p型ZnO薄膜具有高度c轴取向,在可见光区域透射率高达90%.

阶跃掺杂Er∶Al_2O_3光波导放大器增益特性数值模拟

构建了纵向阶跃非均匀掺杂的掺铒Al2O3光波导放大器理论模型,利用有限元法、速率方程和传输方程,数值模拟了放大器的净增益特性·计算结果表明阶跃掺杂掺铒Al2O3光波导放大器提高了抽运效率,净增益和信号光输出功率比优化后的均匀掺杂光波导放大器分别提高了9.2%和90.5%,长度却缩短了16.9%.

镱铒共掺Al_2O_3薄膜激光退火研究

讨论了激光退火工艺参量对镱铒共掺Al2O3薄膜表面形貌和退火均匀性的影响。薄膜样品被置放于衰减扩束透镜的3倍焦距位置时,薄膜上8 mm半径区域内近似均匀退火;退火时间为32 s时,表面形貌与退火前基本相同。阈值退火功率为5 W,最佳退火功率为20 W。对相同工艺制备的镱铒共掺Al2O3薄膜分别进行CO2激光退火和热退火处理,光致发光(PL)谱测量表明,前者峰值强度比后者强10倍以上,并且热退火光致发光强度随抽运功率增加出现饱和、下降,而激光退火近似随抽运功率单调线性增强。

脉冲激光溅射沉积镱铒共掺Al_2O_3薄膜工艺参数优化

分别以铝、铒、镱为靶材,采用脉冲激光沉积技术(PLD),在二氧化硅/硅基底上沉积镱、铒共掺的三氧化二铝薄膜。利用原子力显微镜(AFM)、单色仪等分析手段,研究了薄膜的表面形貌、光致发光强度(PL)等性质。优化了氧分压和靶间距两个重要工艺参数。光致发光强度提高14倍,半峰宽提高了70nm。

退火温度对Er/Yb共掺Al_2O_3薄膜的光致荧光光谱的影响

通过对不同退火条件下ErYb共掺Al2O3薄膜光致荧光(PL)光谱的系统分析,研究了高ErYb掺杂浓度所导致的晶体场变化对薄膜PL光谱的影响,并结合薄膜结构分析,探讨了Al2O3薄膜的结晶状态在Er3+激活、PL光谱宽化中的作用及可能的物理机理.研究结果表明退火处理所导致的Er3+PL光谱的变化与薄膜的微观状态之间有着密切的联系.在600—750℃范围内,薄膜呈非晶态结构,薄膜荧光强度的增加主要是薄膜内缺陷减少所致;在800—900℃范围内,γAl2O3相的出现是导致荧光强度明显增加的主要原因;当退火温度为1000℃时,Er,Yb的大量析出致使荧光强度的急剧下降.此外,对PL光谱线形分析表明,各子能级跃迁的相对强度变化是导致荧光光谱宽化的主要因素.

基于中频溅射的掺铒Al_2O_3薄膜的光致发光特性

利用中频磁控溅射方法沉积制备了掺铒Al2O3薄膜,室温下测量了薄膜在1535nm波长处的光致发光光谱和抽运功率、掺铒浓度、退火温度对光致发光光谱强度的影响。结果表明,在真空气压为2×10-1Pa,氩气流量为70cm3/s,氧气流量为25～45cm3/s的条件下,最佳掺铒浓度为1.0at%,最佳退火温度为850℃。

Yb掺杂对Er/Yb共掺Al_2O_3薄膜光致荧光性能的影响

采用反应射频磁控溅射技术,通过调整溅射靶面上金属Er和Yb的面积比例制备出了不同Yb含量的Er/Yb共掺Al2O3 薄膜,重点探讨了薄膜制备过程中Er、Yb成分比例控制的可靠性及Yb的掺杂浓度对 Er/Yb共掺 Al2O3薄膜室温光致荧光谱强度及峰型的影响。利用卢瑟福背散射谱(RBS)和电子能谱(EDX)对薄膜成分进行的分析表明:薄膜中Er、Yb成分的比例与实际的Er、Yb靶面积比基本一致。薄膜经过1000 ℃退火2 h的室温光致发光谱表明:Yb掺杂显著提高了薄膜的光致荧光强度,当Yb/Er靶面积比为4∶1时,光致荧光强度和半峰全宽最大。研究结果表明:对于Al2O3 薄膜,合适的Yb/Er浓度,不仅可以显著改善薄膜的发光效率,而且可以增加频带带宽。

掺Er及Yb-Er共掺Al_2O_3光波导放大器的理论与实验研究

抽运波长为0.98μm时,考虑合作上转换、交叉弛豫、激发态吸收等上转换机理给出了掺Er及Yb-Er共掺系统的速率方程,并利用二维波导的有限元理论及包含正反向放大的自发辐射的场传输方程,建立了一套分析光波导放大器增益特性的综合理论模型。得到掺Er及Yb-Er共掺Al2O3光波导放大器增益与波导长度、抽运功率、掺杂浓度等多个参量的关系,绘制出具有实用性的优化设计曲线。将该理论模型应用于实际制作的Yb-Er共掺Al2O3光波导放大器,结果与实验数据相符。

侧蚀对脊形掺铒光波导放大器净增益的影响

用有限元方法分析了脊形掺铒Al2O3 光波导放大器内部信号光和泵浦光的电磁场模式分布,结合速率方程和传输方程,数值模拟了脊形 Er∶Al2O3 光波导放大器的净增益特性,讨论了光波导侧蚀对放大器净增益的影响。

b^(3+)掺杂浓度对Er^(3+)/Yb^(3+)共掺SiO_2-Al2_O_3-La_2O_3玻璃光谱性质的影响

测量了不同Yb3+ 离子掺杂浓度下 ,Er3+ /Yb3+ 共掺SiO2 Al2 O3 La2O3玻璃的吸收光谱、荧光光谱和Yb3+离子2 F5/ 2 的能级寿命 ,应用迈克康伯 (McCumber)理论计算了Er3+ 的受激发射截面σemi,讨论了Yb3+ 离子浓度对其自身吸收性质、Er3+ 离子发光性质 ,以及Yb3+ →Er3+ 能量传递效率 (η)的影响 ,初步探明该基质玻璃中Yb3+ 离子掺杂数浓度的最佳范围为 3 .94× 1 0 2 0 cm- 3至 5 .92× 1 0 2 0 cm- 3,在此掺杂范围内 ,Yb3+ 离子的最大吸收系数为9.8cm- 1 ,Er3+ 的峰值发射截面和Yb3+ →Er3+ 能量传递效率 (η)分别为 0 64× 1 0 - 2 4 m2 和 92 %。