Eu 3+ ,Dy 3+ 共注入AlN薄膜结构和发光特性研究

发布时间：2021-08-15 23:26

　　采用离子注入方法在氢化物气相外延法生长的AlN薄膜中注入了不同剂量的Dy³⁺和Eu³⁺,制备了Dy³⁺单掺、Dy³⁺和Eu³⁺共掺的AlN样品.对于Dy³⁺单掺杂AlN样品,X射线衍射和拉曼散射实验结果表明随着Dy注入剂量的增加,样品的压应力也增加,形成了比较明显的损伤层;但当注入剂量由5×1014at/cm²增加至1×1015at/cm²时,压应力增加不明显,接近于饱和.对于Dy³⁺和Eu³⁺共掺的AlN样品,阴极荧光实验表明,AlN中Eu³⁺和Dy³⁺之间可能存在能量传递,能量传递途径为在声子辅助下从Dy³⁺的4F9/2→6H15/2至Eu³⁺的7F0→5D2的共振能量传递.此外,计算发现改变Dy³⁺和Eu³⁺离子的注入剂量比能实现发光... 

【文章来源】：光子学报. 2020,49(08)北大核心EICSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

不同注入剂量的AlN:Dy3+样品的拉曼散射光谱

图1 不同注入剂量的AlN:Dy3+样品的拉曼散射光谱有研究表明，纤锌矿氮化物中离子注入造成的损伤在基质中呈非均匀分布，在一定深度会形成一个包括大量层错和点缺陷的损伤层，随注入剂量的增大，注入过程中点缺陷将重新组合或相互作用形成扩展缺陷，并通过扩展缺陷向未注入离子区域扩散[8,16-18].离子注入引入的应力被认为是缺陷演变的驱动力[19]，并且直接反映着缺陷的分布情况.对于本文样品，在较低注入剂量时（1×1014at/cm2）晶体质量较好，AlN薄膜的2θ峰位于36.017?，略低于无应力AlN的36.02?（这是由于异质外延生长引起的晶格失配所致）；在较高注入剂量（5×1014at/cm2）时，样品的损伤程度增大，图2(a）中卫星峰的出现即反映出缺陷层的形成.结合XRD和Raman的实验结果，表明随着Dy注入剂量的增加，注入引起的点缺陷密度持续增大，使得离子注入区域发生晶格扩张，整体应力增大；注入剂量由5×1014at/cm2增加至1×1015at/cm2时观察到应力增加趋于饱和，我们认为是由于点缺陷密度增加到了一定程度，缺陷级联开始重叠，使得一部分点缺陷发生复合，从而导致应力增加趋于饱和.

图3为AlN:Dy3+的CL光谱.在400～740 nm范围内，可以非常明显地观察到位于485 nm、583 nm和671 nm处的三个发光峰，分别对应于Dy3+离子的4F9/2→6H15/2、4F9/2→6H13/2和4F9/2→6H11/2能级跃迁[20].4F9/2→6H13/2产生的黄色发光比4F9/2→6H15/2产生的蓝色发光更强，说明样品中较大比例的Dy3+离子占据了基质中的非反演对称格位[21].随着Dy注入剂量的提升，没有观察到新的发光峰出现，各发光峰峰形没有发生变化.2.2 Dy3+,Eu3+共掺杂AlN


本文编号：3345130