以表面等離子體為媒介的氧化物薄膜光致發(fā)光增強(qiáng)研究.pdf

1、表面等離子體共振已經(jīng)成為一種增強(qiáng)材料和器件發(fā)光的有效方法。利用金屬表面自由電子振蕩與材料發(fā)光的相互作用,產(chǎn)生共振從而實(shí)現(xiàn)材料發(fā)光增強(qiáng)。氧化鋅(ZnO)是一種Ⅱ-Ⅵ族直接、寬帶隙化合物半導(dǎo)體材料,常溫下ZnO的禁帶寬度為3.37eV,在可見光波段內(nèi)具有高透過率。氧化銦(In2O3)是一種寬禁帶的N型半導(dǎo)體材料,其直接禁帶寬度約為3.65eV,在可見光范圍透明度超過90％。由于這兩種半導(dǎo)體氧化物優(yōu)異的光學(xué)和電學(xué)特性,使得它們成為制備光電子器

2、件的重要材料。本文用Si(100)做襯底、射頻磁控濺射技術(shù)制備上述兩種氧化物薄膜,熱蒸發(fā)設(shè)備生長(zhǎng)金屬膜。利用激發(fā)光直接從樣品正面入射,研究薄膜樣品的熒光。
　　 我們首先對(duì)ZnO表面等離子體熒光增強(qiáng)進(jìn)行了研究。我們發(fā)現(xiàn)Ag/ZnO樣品的熒光強(qiáng)度和Ag膜厚度密切相關(guān)。當(dāng)Ag膜厚度為7nm時(shí),在380nm波峰處,ZnO薄膜光致發(fā)光增強(qiáng)了12倍。并且我們改變Ag膜的生長(zhǎng)溫度,發(fā)現(xiàn)在300℃下生長(zhǎng)的Ag/ZnO樣品在波峰處實(shí)現(xiàn)17倍的熒

3、光增強(qiáng)。用原子力顯微鏡觀察樣品。可以知道300℃下生長(zhǎng)的Ag金屬膜樣品的表面均方根粗糙度為21nm,而其他溫度下生長(zhǎng)的樣品的粗糙度僅為0.5nm左右。這說明了粗糙的表面能有效地把光散射出來,樣品表面形貌對(duì)表面等離子體耦合出光非常重要。
　　 我們也對(duì)In2O3表面等離子體熒光增強(qiáng)進(jìn)行研究。我們用熒光光譜儀分析了不同激發(fā)波長(zhǎng)對(duì)In2O3薄膜發(fā)光的影響,并測(cè)試了低溫下In2O3的發(fā)光。我們研究了In2O3/Ag/In2O3結(jié)構(gòu)樣品熒