长发光寿命铒硅酸盐的制备及其光学性质

发布时间：2022-08-06 22:19

　　硅的间接带隙本质致使其发光效率很低,这使得用于硅基光电集成的通信波段的波导放大器及高效紧凑的光源充满挑战。硅基掺铒材料的发光波长是1.5μm,刚好对应于硅基光电集成中波导的最低损耗窗口,是解决以上难题的一个理想方案。但是,硅基掺铒材料中受固溶度的限制铒浓度一般小于10²⁰ cm^-3量级,这一铒浓度极大地限制了发光强度和光增益的提高。而以铒硅酸盐为代表的含铒化合物中铒离子作为组成元素,其浓度可以达到10²² cm^-3量级,而且铒硅酸盐中所有的铒离子均具有光学活性,由此可见铒硅酸盐这样的含铒化合物在硅基光电集成的光源和波导放大中极具应用潜力。目前,铒硅酸盐材料受到发光寿命短和难以实现敏化这两个困扰,远达不到实用的要求,还需要进一步地优化。本文基于提高铒硅酸盐发光寿命和敏化发光强度这两大目标,系统地研究了如何通过优化样品微结构来提高铒离子发光寿命以及构建敏化剂与铒硅酸盐间高效的能量传递体系来敏化铒硅酸盐发光,取得了以下主要创新结果:（1）提出了一种降低铒离子之间相互作用减少浓度淬灭的策略来获取长发光寿命的... 

【文章页数】：151 页

【学位级别】：博士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
第二章 文献综述
    2.1 引言
    2.2 从掺杂到化合物
        2.2.1 铒离子的光电性质
        2.2.2 掺铒材料
        2.2.3 硅酸铒等铒化合物
    2.3 硅酸铒的发光寿命
        2.3.1 寿命浓度积
        2.3.2 硅酸铒寿命短的原因
        2.3.3 如何提高硅酸铒寿命
    2.4 硅酸铒敏化发光
        2.4.1 铒离子的敏化发光
        2.4.2 敏化硅酸铒发光
        2.4.3 多孔硅光学性质
        2.4.4 颗粒间能量传递
    2.5 存在的主要问题
第三章 样品的制备和研究方法
    3.1 材料制备设备
        3.1.1 旋涂仪
        3.1.2 电化学腐蚀机
        3.1.3 快速热处理炉
        3.1.4 管式热处理炉
    3.2 材料表征方法
        3.2.1 X射线多晶衍射仪
        3.2.2 傅里叶红外光谱仪
        3.2.3 扫描电子显微镜
        3.2.4 透射电子显微镜
        3.2.5 稳态/瞬态荧光光谱
第四章 长寿命硅酸铒薄膜结构和光学性质
    4.1 引言
    4.2 实验
        4.2.1 样品制备
        4.2.2 样品表征
    4.3 实验结果和讨论
        4.3.1 热处理条件对结构和性质影响
        4.3.2 铒浓度对结构和性质影响
    4.4 本章小结
第五章 基于多孔硅框架的敏化硅酸铒发光
    5.1 引言
    5.2 实验
        5.2.1 样品制备
        5.2.2 样品表征
    5.3 实验结果和讨论
        5.3.1 多孔硅形貌及发光
        5.3.2 多孔硅复合铒后结构和性质
    5.4 本章小结
第六章 硅和硅氯酸铒纳米晶颗粒之间能量传递
    6.1 引言
    6.2 实验
        6.2.1 样品制备
        6.2.2 样品表征
    6.3 实验结果和讨论
        6.3.1 薄膜微结构和物相的变化
        6.3.2 敏化剂的发光
        6.3.3 硅氯酸铒的敏化发光
    6.4 本章小结
第七章 高浓度掺铒富硅氧化硅薄膜微结构与敏化发光
    7.1 引言
    7.2 实验
        7.2.1 样品制备
        7.2.2 样品表征
    7.3 实验结果和讨论
        7.3.1 薄膜中物相和微结构随热处理温度演化
        7.3.2 敏化铒发光随热处理温度的演化
        7.3.3 敏化剂发光随热处理温度演化
    7.4 本章小结
第八章 总结
    8.1 结论
    8.2 展望
参考文献
致谢
个人简介
攻读学位期间发表的学术论文及其它研究成果



本文编号：3670467