磁控溅射制备Er 2 O 3 与Al 2 O 3 复合陶瓷薄膜及其表征
发布时间：2020-12-18 18:26
本论文采用磁控溅射制备得到混合相Er2O3（M-Er2O3）以及纯立方相Er2O3（C-Er2O3）、Er2O3/Er复合膜以及SiC颗粒掺杂的Al2O3复合薄膜,利用共焦显微拉曼光谱仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能量色散能谱仪以及纳米力学探针等表征手段,讨论了相结构对Er2O3的光学、热学、力学性能的影响,以及Er中间层对钢基Er2O3薄膜、SiC掺杂对Al2O3薄膜的结构和性能的影响。取得的主要结果如下:1)使用六种不同波长的激光对M-Er2O3和C-Er2O3的拉曼谱以及荧光谱进行了表征,结合群论理论、XRD测试结果、不同激光激发样品产生的光谱、以及已报道的其它具有相同晶体结构的稀土氧化物的拉曼谱,识别并归属了B-Er2O3的17个一次振动模。2)通过比较、分析M-Er2O3和C-Er2O3的荧光光谱,发现B-Er2O3与C-Er2O3的可见光范围荧光光谱存在明显不同,提出一种基于室温荧光光谱对掺Er的稀土氧化物进行快速相识别的方法。3)基于变功率荧光光谱,讨论了 532nm激光激发下Er2O3的发光机制以及Er2O3的相结构对发光机制的影响,并从温度敏感的超敏跃迁绿光与普通...
【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：176 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２－１?ＥＨ＋上转换示意图：（ａ）合作上转换（ＣＵ）；?（ｂ）交叉驰豫（ＣＲ）；?（ｃ）激发态吸??卩１??
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?磁控溅射制备Ｅｒ２０３与Ａｈ〇３复合陶瓷薄膜及其表征???ｒ：￣￣７「：?：?一＾ｌｉ??／?１??”１５／２￣＊４？■＾Ｔ－?—?４厂９／２－４７ｌ５／２?１?§??ｆ?ｉｆ??（．．．可见光吸收谱?光致发光谱?｜??＼?（４８８．０ｎｍ?瀲发光）??Ｖ?－ｗ：：??２Ｓ＾—＂ｌｌ５／３?吾??Ｗ＂，ｗ?｜＿ｇ??＾?ｓ??？拉關蜂?Ｘ＾／ＩＭ＿＝＾?〇??％，＾，，??－＾＇８??图２－３?Ｃ－Ｅｒ２０３的吸收谱和激发谱Ｗ??Ｍｉｒｉｔｅｌｌｏ等１｜２，｜３１使用射频磁控溅射在Ｓｉ与Ｓｉ〇２衬底上制备了?Ｅｎ０３薄??膜，研究了其结构和室温ＰＬ特性。发现稀土氧化物很容易与Ｓｉ反应，但使??用Ｓｉ０２中间层得到的薄膜表面形貌很好。同时研究了在０２氛围中８００？１２００°Ｃ??快速退火的影响，发现高于ｌｌ〇〇°Ｃ退火后ＳｉＣｈ衬底上Ｅｒ２〇３的ＰＬ强度比退??火前增强了?４０倍，并将其归因于光子寿命增加。而在Ｓｉ衬底上沉积的Ｅｎ０３，??在退火后发光增强效果就不明显，则归因于ＥｎＯｓ与Ｓｉ衬底发生界面反应以??及形成了位错，导致形成非辐射复合中心，从而限制了?ＰＬ效率。??－１０?－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]脉冲磁控溅射法制备单斜相氧化铒涂层[J]. 李新连,吴平,邱宏,陈森,宋斌斌. 物理学报. 2011(03)
[2]射频磁控溅射法制备氧化铝涂层绝缘性能及吸氢特性[J]. 宋斌斌,吴平,陈森,巨新,赵以德,张师平,闫丹,李新连. 原子能科学技术. 2010(11)
[3]Near-infrared to visible up-conversion emissions of Er3+ doped Al2O3 powders derived from the sol-gel method[J]. DONG Bin1,2, GAO YaChen3, XU XueSong4, SUN Min4 & LI Lei4 1 School of Science, Dalian Nationalities University, Dalian 116600, China; 2 School of Materials Science and Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116024, China; 3 College of Electronic Engineering, Heilongjiang University, Harbin 150080, China; 4 Department of Physics, Dalian Maritime University, Dalian 116029, China. Chinese Science Bulletin. 2007(19)
[4]氧化物纳米材料Y2O3:(Yb3+,Er3+)上转换发光性质的研究[J]. 刘晃清,王玲玲,李宏健. 光谱学与光谱分析. 2006(08)
[5]不锈钢表面包埋渗铝热氧化处理制备氧化铝膜及其对氢渗透的影响[J]. 沈嘉年,李凌峰,张玉娟,李谋成,刘冬. 原子能科学技术. 2005(S1)
[6]Ni/ZrO2梯度镀层的制备和性能[J]. 王宏智,姚素薇,张卫国,松村宗顺. 材料研究学报. 2003(05)
[7]用SiC薄膜作防氚渗透阻挡层的研究[J]. 姚振宇,严辉,谭利文,韩华. 核聚变与等离子体物理. 2002(02)
[8]Er2O3的光致发光光谱、吸收光谱和Raman光谱[J]. 薛理辉,何季平,铁丽云. 分析科学学报. 1999(03)
[9]C型稀土氧化物的Raman光谱研究[J]. 薛理辉,铁丽云,林益. 武汉工业大学学报. 1999(01)
博士论文
[1]稀土掺杂光谱转换材料及其生物荧光探针应用[D]. 姜桂铖.中国科学技术大学 2012
[2]钇共掺杂的掺铒氧化铝光致发光增强机制研究[D]. 王辉.大连理工大学 2008
[3]稀土氧化物和稀土矿物的谱学研究[D]. 薛理辉.武汉理工大学 2003
硕士论文
[1]合金元素Y及离子轰击对α-Al2O3涂层的影响[D]. 张云露.南京航空航天大学 2012
[2]Ce对热浸铝防氚渗透涂层结构及性能的影响[D]. 张惠.华中科技大学 2012
[3]纳米压痕试验方法研究[D]. 王春亮.机械科学研究总院 2007
本文编号：2924398
【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：176 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２－１?ＥＨ＋上转换示意图：（ａ）合作上转换（ＣＵ）；?（ｂ）交叉驰豫（ＣＲ）；?（ｃ）激发态吸??卩１??
?北京科技大学博士学位论文???的构型，而在２０００°Ｃ以上还有Ｈ?（六方，Ｐ６３／ｍｍｃ）和Ｘ?（立方，Ｉｍ－３ｍ），??它们之间的结构转变可以用它们的相图来表示。由图２－２可见对于重稀土?Ｙ??和Ｈｏ￣Ｌｕ的三氧化物，立方相为室温热稳定相，单斜相为亚稳相；而位于镧??系中部的稀土氧化物室温下单斜相为稳定结构，该室温单斜相稀土氧化物的??存在为单斜相重稀土三价氧化物的研究提供了参考。??２７００?；??２３００?－?Ｚ?／??＾?１９００?Ｉ?／?／??２?Ａ?／?Ｂ?＞?Ｃ??１?：?ｉ?／??７００?－?ｒ?＾?＾?＾??〇?〇〇〇〇?（５〇〇〇〇５°．〇〇??５７?５９?６０?６１?６２?６３?６４?６５?６６?６７?６８?６９?７０?７１?Ｚ??—？??图２－２基于Ｆｏｅｘ和Ｔｒａｖｅｒｓｅ给出的稀土三价氧化物的相图，图中给出了不同晶体结??构的稳定温度范围。Ｌ表示液相。阴影区域为Ｌｏｐａｔｏ等报道的单斜相区域Ｉ＇??在Ａ型结构ＲＥ２〇３中，稀土离子是七配位的，有６个氧原子围绕稀土离??子呈八面体排布，第７个氧原子则处于八面体的一个面中心；在Ｂ型ＲＥ２〇３??中，稀土离子是七配位的，其中６个氧原子也是八面体排布，剩下的一个氧??原子与金属原子的键要比其他的键长；氟化钙结构（四价Ｃｅ、Ｐｒ、Ｔｂ的氧化??物结构）中，每个金属原子被８个氧原子包围，它们分布在一个立方体的８??个顶角上，每个氧原子又被４个金属离子包围，这４个金属离子分布在一个??四面体顶角上；Ｃ型ＲＥ２Ｏ３的结构是在氟化钙结构中移除了?１／４的阴离子，??金属离子是六配位［４１。??－７?－??
?磁控溅射制备Ｅｒ２０３与Ａｈ〇３复合陶瓷薄膜及其表征???ｒ：￣￣７「：?：?一＾ｌｉ??／?１??”１５／２￣＊４？■＾Ｔ－?—?４厂９／２－４７ｌ５／２?１?§??ｆ?ｉｆ??（．．．可见光吸收谱?光致发光谱?｜??＼?（４８８．０ｎｍ?瀲发光）??Ｖ?－ｗ：：??２Ｓ＾—＂ｌｌ５／３?吾??Ｗ＂，ｗ?｜＿ｇ??＾?ｓ??？拉關蜂?Ｘ＾／ＩＭ＿＝＾?〇??％，＾，，??－＾＇８??图２－３?Ｃ－Ｅｒ２０３的吸收谱和激发谱Ｗ??Ｍｉｒｉｔｅｌｌｏ等１｜２，｜３１使用射频磁控溅射在Ｓｉ与Ｓｉ〇２衬底上制备了?Ｅｎ０３薄??膜，研究了其结构和室温ＰＬ特性。发现稀土氧化物很容易与Ｓｉ反应，但使??用Ｓｉ０２中间层得到的薄膜表面形貌很好。同时研究了在０２氛围中８００？１２００°Ｃ??快速退火的影响，发现高于ｌｌ〇〇°Ｃ退火后ＳｉＣｈ衬底上Ｅｒ２〇３的ＰＬ强度比退??火前增强了?４０倍，并将其归因于光子寿命增加。而在Ｓｉ衬底上沉积的Ｅｎ０３，??在退火后发光增强效果就不明显，则归因于ＥｎＯｓ与Ｓｉ衬底发生界面反应以??及形成了位错，导致形成非辐射复合中心，从而限制了?ＰＬ效率。??－１０?－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]脉冲磁控溅射法制备单斜相氧化铒涂层[J]. 李新连,吴平,邱宏,陈森,宋斌斌. 物理学报. 2011(03)
[2]射频磁控溅射法制备氧化铝涂层绝缘性能及吸氢特性[J]. 宋斌斌,吴平,陈森,巨新,赵以德,张师平,闫丹,李新连. 原子能科学技术. 2010(11)
[3]Near-infrared to visible up-conversion emissions of Er3+ doped Al2O3 powders derived from the sol-gel method[J]. DONG Bin1,2, GAO YaChen3, XU XueSong4, SUN Min4 & LI Lei4 1 School of Science, Dalian Nationalities University, Dalian 116600, China; 2 School of Materials Science and Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116024, China; 3 College of Electronic Engineering, Heilongjiang University, Harbin 150080, China; 4 Department of Physics, Dalian Maritime University, Dalian 116029, China. Chinese Science Bulletin. 2007(19)
[4]氧化物纳米材料Y2O3:(Yb3+,Er3+)上转换发光性质的研究[J]. 刘晃清,王玲玲,李宏健. 光谱学与光谱分析. 2006(08)
[5]不锈钢表面包埋渗铝热氧化处理制备氧化铝膜及其对氢渗透的影响[J]. 沈嘉年,李凌峰,张玉娟,李谋成,刘冬. 原子能科学技术. 2005(S1)
[6]Ni/ZrO2梯度镀层的制备和性能[J]. 王宏智,姚素薇,张卫国,松村宗顺. 材料研究学报. 2003(05)
[7]用SiC薄膜作防氚渗透阻挡层的研究[J]. 姚振宇,严辉,谭利文,韩华. 核聚变与等离子体物理. 2002(02)
[8]Er2O3的光致发光光谱、吸收光谱和Raman光谱[J]. 薛理辉,何季平,铁丽云. 分析科学学报. 1999(03)
[9]C型稀土氧化物的Raman光谱研究[J]. 薛理辉,铁丽云,林益. 武汉工业大学学报. 1999(01)
博士论文
[1]稀土掺杂光谱转换材料及其生物荧光探针应用[D]. 姜桂铖.中国科学技术大学 2012
[2]钇共掺杂的掺铒氧化铝光致发光增强机制研究[D]. 王辉.大连理工大学 2008
[3]稀土氧化物和稀土矿物的谱学研究[D]. 薛理辉.武汉理工大学 2003
硕士论文
[1]合金元素Y及离子轰击对α-Al2O3涂层的影响[D]. 张云露.南京航空航天大学 2012
[2]Ce对热浸铝防氚渗透涂层结构及性能的影响[D]. 张惠.华中科技大学 2012
[3]纳米压痕试验方法研究[D]. 王春亮.机械科学研究总院 2007
本文编号：2924398
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