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《si及zno納米晶制備新方法及其發(fā)光性能的研究》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、摘要摘要本論文分別采用了反應(yīng)濺射法和熱活性法兩種途徑制備Si納米晶，對其光致發(fā)光性能、微觀組織、相結(jié)構(gòu)和表面價鍵進(jìn)行了分析，并對納米晶的發(fā)光機(jī)理進(jìn)行研究。同時，利用反應(yīng)濺射法制各ZnO納米晶，對其晶粒生長模型，以及發(fā)光性能進(jìn)行了研究。研究發(fā)現(xiàn)，利用Si02靶與A1靶反應(yīng)濺射的方法可以制備晶粒尺寸細(xì)小、發(fā)光性能良好的Si納米晶。本實(shí)驗(yàn)采用的是高功率濺射，因此落到襯底上的Si、A1、O粒子具有很大的動能，促使Al和Si02在常溫下就可以進(jìn)行如下氧化還原反應(yīng)：4A1+3Si02—3Si+2Ah03。同時，還使得濺射過程中形成的Si聚集，并結(jié)晶
2、、長大。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，反應(yīng)濺射得到了A1203殼包覆的Si納米晶，并觀察到純的紫外發(fā)射，經(jīng)分析是源于Si納米晶的量子限制效應(yīng)。其中，A1203殼不僅限制了Si納米晶的晶粒尺寸，同時還防止納米晶被氧化，為si納米晶提供了理想的鈍化層。AVSi02界面是不穩(wěn)定的，當(dāng)對其加熱到一定溫度時，Al與Si02將會發(fā)生氧化還原反應(yīng)。本實(shí)驗(yàn)利用此特性，分別對A1／Si02復(fù)合膜、Si02／A1／Si02三明治薄膜退火，得到了包埋于Si02基體中的Si納米晶。本系統(tǒng)通過控制薄膜中Al原子的空間分布，使Si納米晶的空間分布得到很好地控制。同時，Al原子量對
3、薄膜中的Si納米晶的晶粒尺寸也起到了限制作用。當(dāng)Al含量較少時，薄膜中形成的Si原子也較少，則形成晶粒尺寸細(xì)小的Si納米晶。利用Si02靶與Zn靶反應(yīng)濺射的方法制備包埋于Si02基體中的ZnO納米晶。由于Zn原子的還原性遠(yuǎn)大于Si離子，濺射時Zn原子將會優(yōu)先與O離子結(jié)合形成了ZnO分子，并最終形成ZnO納米晶。同時，實(shí)驗(yàn)中還觀察到強(qiáng)的紫外發(fā)射，及可見光發(fā)射，它們分別源于ZnO與Si02界面態(tài)和縱向光學(xué)聲子的復(fù)合。關(guān)鍵詞：Si納米晶ZnO納米晶磁控濺射光致發(fā)光ABSTRACTABSTRACTInthisthesis，Sinanocryst
4、alswereobtainedbyreactivesputteringandthermalactivatedreaction，anditsphotoluminescenceproperties，microstructure，phases咖ctureandsurfacebondstructureweremeasuredandanalyzed．Moreover,ZnOnanocrystalswerepreparedbyreactivesputtering；thephotoluminescencepropertiesandgrowthmode
5、lofZnOnanocrystalwereanalyzed．Ultra-fmeSinanocrystalswithcompactA1203shellwerepreparedbyusingreactivesputteringofSi02andA1targets．OwingtothehighRFpowerofSi02target，SiionsandSiatomshavecertainmotility，therefore，reaction，4A1+3S102_3Si+2A1203，Canrealizeatroomtemperature．The
6、aggregatedSiatomsCanovercomethebarrierenergyfornucleationandarrangeintheformofnanocrystal．Intheexperiment，thepureUVPLpeakWasobservedandtheemissionenergyoriginates舶mthequantumconfinementeffectofSinanocrystals．Meanwhile，acompactA1203shellretardsthegrowthofSinanocrystalsand
7、providesidealpassivationonthesurfaceSinanocrystals．Earlyworkssuggestedthatthethermaltreatmentabove300oCcouldleadtothefollowingthereaction：4A1+3S102—啼3Si+2A1203．Inthisthesis，thes仃uctIlreofSinanocrystalsembeddedinamorphousSi02matrixWaspreparedbyannealingtheA1／Si02composite
8、filmandthesandwich-structured丘lm．ThesizeofSinanocrystalsdecreasesslightlywiththereductionofAlcontent．Th
