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Ni增强Er在富硅氮化硅薄膜中的光致发光

Ni-Enhanced Photoluminescence of Er3+ Doped in Si-Rich Nitride

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【作者】 孙凯徐万劲冉广照

【Author】 SUN Kai,XU Wanjin,RAN Guangzhao State Key Lab for Mesoscopic Physics,School of Physics,Peking University,Beijing 100871

【机构】 北京大学物理学院介观物理国家重点实验室

【摘要】 采用反应磁控溅射技术沉积了掺Er的富硅氮化硅(SRN:Er)薄膜和SRN:Er/Ni3个周期的超晶格,两种薄膜都在1100℃进行退火实验。SRN:Er薄膜的光致发光谱为一个峰位在665~750nm的发光带和一个峰位在1.54μm的发光带,前者来源于SRN薄膜中的纳米硅,后者为Er3+的特征发射。SRN:Er/Ni超晶格的光致发光谱上出现Er3+在520,550和850nm附近的精细结构,并且Er3+在1.54μm的发光有12倍的增强。光谱精细结构的出现证明Er3+的微观环境由于掺Ni而变得有序。与在SRN中相比,在这种有序环境中Er3+的光学活性有明显的增强。拉曼散射光谱测量证明在SRN:Er/Ni超晶格中纳米硅的数目比在SRN:Er薄膜中有一定的增加。因而,Er3+1.54μm发光12倍的增强是Er3+本身光学活性的增强和纳米硅数目的增加共同作用的结果。

【Abstract】 Er-doped Si-rich nitride (SRN∶Er) films and three-period superlattices of SRN∶Er /Ni were deposited by reactive magnetron sputtering technique and annealed at 1100℃.The photoluminescence spectra of SRN∶Er films show two emission bands,one centered at 665~750 nm and another peaked at 1.54 μm,where the 665~750 nm one is due to Si nanocrystals in SRN and the 1.54 μm one is characteristic for Er 3+.The photoluminescence spectra of the superlattices exhibit fine structures of Er 3+ light emission around 520,550 and 850 nm and a 12-fold enhanced Er 3+ light emission at 1.54 μm.The appearance of these fine structures indicates that the local environments around Er 3+ become ordered and Er 3+ is much more optically active in such ordered environments than in SRN∶Er films.Raman-scattering spectra measurements demonstrate an increase in the number of Si nanocrystals.Therefore,the 12-fold enhancement at 1.54 μm is a result of the enhancement in the Er 3+ optical activation and the increase in the number of Si nanocrystals.

【关键词】 富硅氮化硅ErNi光致发光
【Key words】 Si-rich nitrideErNiphotoluminescence
【基金】 国家重点基础研究发展计划项目(2007CB613401);国家自然科学基金(50732001,10574008,10674012,10874001,60877022)资助
  • 【文献出处】 北京大学学报(自然科学版) ,Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Pekinensis , 编辑部邮箱 ,2010年01期
  • 【分类号】O484.41
  • 【被引频次】1
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