Si及ZnO納米晶制備新方法及其發(fā)光性能的研究.pdf

1、本論文分別采用了反應(yīng)濺射法和熱活性法兩種途徑制備Si納米晶，對其光致發(fā)光性能、微觀組織、相結(jié)構(gòu)和表面價(jià)鍵進(jìn)行了分析，并對納米晶的發(fā)光機(jī)理進(jìn)行研究。同時，利用反應(yīng)濺射法制備ZnO納米晶，對其晶粒生長模型，以及發(fā)光性能進(jìn)行了研究。 研究發(fā)現(xiàn)，利用SiO2靶與Al靶反應(yīng)濺射的方法可以制備晶粒尺寸細(xì)小、發(fā)光性能良好的Si納米晶。本實(shí)驗(yàn)采用的是高功率濺射，因此落到襯底上的Si、Al、O粒子具有很大的動能，促使Al和SiO2在常溫下就可以進(jìn)

2、行如下氧化還原反應(yīng)：4Al+3SiO2→3Si+2Al2O3。同時，還使得濺射過程中形成的Si聚集，并結(jié)晶、長大。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，反應(yīng)濺射得到了Al2O3殼包覆的Si納米晶，并觀察到純的紫外發(fā)射，經(jīng)分析是源于Si納米晶的量子限制效應(yīng)。其中，Al2O3殼不僅限制了Si納米晶的晶粒尺寸，同時還防止納米晶被氧化，為Si納米晶提供了理想的鈍化層。 Al/SiO2界面是不穩(wěn)定的，當(dāng)對其加熱到一定溫度時，Al與SiO2將會發(fā)生氧化還原反應(yīng)。本

3、實(shí)驗(yàn)利用此特性，分別對Al/SiO2復(fù)合膜、SiO2/Al/SiO2三明治薄膜退火，得到了包埋于SiO2基體中的Si納米晶。本系統(tǒng)通過控制薄膜中Al原子的空間分布，使Si納米晶的空間分布得到很好地控制。同時，Al原子量對薄膜中的Si納米晶的晶粒尺寸也起到了限制作用。當(dāng)Al含量較少時，薄膜中形成的Si原子也較少，則形成晶粒尺寸細(xì)小的Si納米晶。 利用SiO2靶與Zn靶反應(yīng)濺射的方法制備包埋于SiO2基體中的ZnO納米晶。由于Zn原