论文摘要
本文采用射频磁控溅射法制备了LiNbO3/Si、LiNbO3/SiO2/Si结构薄膜。通过X射线衍射（XRD）、X射线小角衍射、电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）和傅立叶变换红外吸收光谱（FT-IR）等技术对薄膜的微观结构进行了表征。研究了衬底温度、工作压强、Ar/O2流量比、溅射时间等工艺参数以及过渡层SiO2对LiNbO3多层结构薄膜光致发光性能的影响,初步探讨了LiNbO3多层结构薄膜的光致发光机制。通过对LiNbO3薄膜生长条件的探索,我们得出溅射功率50W,衬底温度600℃,工作压强0.8 Pa,Ar/O2流量比6/4,溅射时间5h为最佳的溅射条件,可制备出较高质量的LiNbO3薄膜。光致发光表明,生长的LiNbO3多层结构薄膜的发光峰集中在蓝光带区域,约位于439nm、450nm和470nm,其中以位于470nm的发光峰峰强最高,439nm、450nm的发光峰峰强次之且相近。LiNbO3/Si及LiNbO3/SiO2/Si结构薄膜发射光λ=440nm、453nm和470nm发光峰的PLE谱图表明,三者均有一个约位于280nm处的PLE谱峰,说明最佳的激发光波长是280nm,且发射光的发光机制相同。对比不同生长条件及过渡层SiO2对LiNbO3多层结构薄膜光致发光性能的影响,我们得出:衬底温度是影响光致发光性能的决定性因素,制备时应选择高的衬底温度;工作压强影响峰形和峰强的变化,具有最佳值;Ar/O2流量比对光致发光性能的影响较小;溅射时间对峰强增加有贡献。此外,首次分析得出过渡层SiO2的厚度对LiNbO3多层结构薄膜PL谱发光峰的峰位变化没有影响,但过渡层SiO2可显著的增加LiNbO3薄膜与Si衬底之间的界面粗糙度,增加界面间的接触面,提高光发射强度。我们初步探讨了LiNbO3多层结构薄膜的光致发光机制,发现是通过SiO2过渡层中自捕获激子的辐射复合引起的发光,排除了来源于SiO2过渡层中的中性氧空位缺陷（O3≡Si―Si≡O3）的发光机制,具体分析如下:LiNbO3具有强的光折变效应,导致LiNbO3薄膜中形成强的空间电荷场,它能够诱导在SiO2过渡层界面处积累大量电荷,从而在界面处产生大量的自诱导晶格畸变。当SiO2过渡层中受光激发的激子被畸变的晶格俘获时,即形成了所谓的自捕获激子,通过自捕获激子的辐射复合,形成光发射。LiNbO3多层结构薄膜光致发光性能的研究为硅基发光材料走向实用化提供了一条新思路。
论文目录
摘要Abstract第一章 绪论1.1 引言3 晶体简介'>1.2 LiNbO3晶体简介3 的晶格结构和性质'>1.2.1 LiNbO3的晶格结构和性质3 的本征结构缺陷'>1.2.2 LiNbO3的本征结构缺陷3 晶体的能级结构'>1.2.3 LiNbO3晶体的能级结构3 晶体的光折变效应'>1.2.4 LiNbO3晶体的光折变效应3 薄膜的制备及光致发光性能研究进展'>1.3 LiNbO3薄膜的制备及光致发光性能研究进展3 薄膜制备的研究现状'>1.3.1 LiNbO3薄膜制备的研究现状3 光致发光性能的研究进展'>1.3.2 LiNbO3光致发光性能的研究进展1.4 本文的研究内容及实验路线1.4.1 实验内容1.4.2 实验方案3多层结构薄膜的制备'>第二章 LiNbO3多层结构薄膜的制备3 薄膜的生长工艺'>2.1 LiNbO3薄膜的生长工艺3 薄膜的表征'>2.2 LiNbO3薄膜的表征2.2.1 X 射线小角衍射2.2.2 电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）2.2.3 傅立叶变换红外吸收光谱（FT-IR）2.2.4 X 射线衍射分析（XRD）3 成膜的影响'>2.3 生长条件对LiNbO3成膜的影响3 成膜的影响'>2.3.1 衬底温度对LiNbO3成膜的影响3 成膜的影响'>2.3.2 工作压强对LiNbO3成膜的影响2流量比对LiNbO3 成膜的影响'>2.3.3 Ar/O2流量比对LiNbO3成膜的影响2过渡层对LiNbO3 成膜的影响'>2.4 SiO2过渡层对LiNbO3成膜的影响3多层结构薄膜的光致发光性能'>第三章 LiNbO3多层结构薄膜的光致发光性能3.1 光致发光性能理论及测量3.1.1 基本概念3.1.2 光致发光原理3.1.3 光致发光的表征3.1.4 光致发光的测量3/Si 结构薄膜的光致发光性能'>3.2 LiNbO3/Si 结构薄膜的光致发光性能3/SiO2/Si 结构薄膜的光致发光性能'>3.3 LiNbO3/SiO2/Si 结构薄膜的光致发光性能3多层结构薄膜光致发光性能的影响因素'>第四章 LiNbO3多层结构薄膜光致发光性能的影响因素3/Si 结构薄膜光致发光性能的影响'>4.1 生长条件对LiNbO3/Si 结构薄膜光致发光性能的影响3/Si 结构薄膜光致发光性能的影响'>4.1.1 衬底温度对LiNbO3/Si 结构薄膜光致发光性能的影响3/Si 结构薄膜光致发光性能的影响'>4.1.2 工作压强对LiNbO3/Si 结构薄膜光致发光性能的影响2流量比对LiNbO3/Si 结构薄膜光致发光性能的影响'>4.1.3 Ar/O2流量比对LiNbO3/Si 结构薄膜光致发光性能的影响3/Si 结构薄膜光致发光性能的影响'>4.1.4 溅射时间对LiNbO3/Si 结构薄膜光致发光性能的影响3/SiO2/Si 结构薄膜光致发光性能的影响'>4.2 生长条件对LiNbO3/SiO2/Si 结构薄膜光致发光性能的影响3/SiO2/Si 结构薄膜光致发光性能的影响'>4.2.1 氧化时间对LiNbO3/SiO2/Si 结构薄膜光致发光性能的影响3/SiO2/Si 结构薄膜光致发光性能的影响'>4.2.2 氧化压强对LiNbO3/SiO2/Si 结构薄膜光致发光性能的影响3/SiO2/Si 结构薄膜光致发光性能的影响'>4.2.3 工作压强对LiNbO3/SiO2/Si 结构薄膜光致发光性能的影响2流量比对LiNbO3/SiO2/Si 结构薄膜光致发光性能的影响'>4.2.4 Ar/O2流量比对LiNbO3/SiO2/Si 结构薄膜光致发光性能的影响3 多层结构薄膜光致发光机制的初步探讨'>4.3 LiNbO3多层结构薄膜光致发光机制的初步探讨第五章 结论及展望5.1 结论5.2 展望参考文献攻读硕士学位期间发表的论文攻读硕士学位期间参与的科研项目致谢
相关论文文献
标签：多层结构薄膜论文; 过渡层论文; 光致发光论文; 射频磁控溅射论文;
LiNbO3/SiO2/Si多层薄膜光致发光性能研究
下载Doc文档