基于二维光子晶体的荧光碳化硅的制备及光学性能研究

来源 :武汉理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zyj16812
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
碳化硅(Silicon Carbide,Si C)优异的物理化学性质使其可以在高温高压等极端环境下工作,被认为是最有前景的第三代半导体材料之一。但是Si C是间接带隙半导体,发光效率低,发光难度大,限制了其在光领域的应用。本文针对这一点,利用光子晶体结构和量子限域效应,设计了三层结构的二维光子晶体的Si C纳米薄膜,使用磁控溅射法制备了荧光Si C薄膜,增强了Si C的光致发光性能。(1)使用扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)、透射电子显微镜(Transmission Electron Microscope,TEM)、拉曼光谱、X射线光电子能谱(X-ray Photoelectron Spectroscopy,XPS)、光致发光光谱(Photoluminescence,PL)、紫外-可见光光谱(Ultraviolet-Visible,UV-Vis)技术表征样品的微观结构和光学特性。主要分析薄膜的微观结构、元素分布和含量、荧光与溅射时间和衬底温度的关系。(2)微观图像显示薄膜的结构整体上是均匀的蜂窝状六边形;Si C主要生长在阳极氧化铝(Anodic Aluminum Oxide,AAO)的骨架上,呈岛状。拉曼特征峰表明薄膜中含有3C-Si C、4H-Si C、6H-Si C和石墨。拉曼光谱受荧光效应干扰发生上扬现象,推测是Si C沉积在AAO模板上引起的。TEM的元素扫描结果表明,在AAO结构底部有少量Si C,AAO模板内部具有较多的氧(Oxyen,O)空位,存在二氧化硅(Silicon Oxide,Si O2)的O缺陷可能引起缺陷发光,XPS分析结果支持上述结论;选区电子衍射(Selected Area Electron Diffraction,SAED)结果显示Si C是非晶态。(3)薄膜的PL光谱显示出530 nm附近的主峰和440 nm附近的次主峰。对照样品PL光谱表明AAO在约513 nm处产生较弱的荧光。与对照样品相比,经过溅射后大部分样品的PL被很大程度上增强。随着溅射时间增加,主峰发生红移,峰形展宽,有新的发光机制产生,即Si C荧光。样品的荧光特征表明溅射时间主要影响主峰红移量,衬底温度主要影响荧光强度。零下190℃的PL光谱的高斯分峰拟合结果表明Si C本征发光主要来源是3C-Si C,禁带宽度2.305 e V,声子能量0.075 e V。(4)样品的荧光来源主要有三个,第一是Si O2的O缺陷,峰位在440 nm,第二是AAO的O空位,峰位在513 nm,第三是Si C的本征发光,峰位在540nm。O空位发光和Si C本征发光叠加,当AAO的O空位减少时,峰位向540nm移动,出现红移现象,波形向长波长展宽。二维光子晶体的荧光Si C薄膜在白光LED和紫外光电探测器等光电领域中有潜在的应用前景。
其他文献
冲击波在军工和医疗领域的运用广泛,爆炸武器以及体外碎石技术都需依靠高能量冲击波实现。爆炸武器的杀伤性能研究或冲击碎石技术副作用研究离不开冲击波压力的测量。但由爆炸产生的爆炸冲击波毁伤性强、峰值压力衰减速率快,对传感器的可靠性、体积和频率响应提出了高要求。本文提出使用一种制备于光纤端头的法布里-珀罗腔(Fabry-Pérot,F-P)点式压力传感器进行冲击波测量。该传感器可靠性高、体积微小、频率响应
学位
由于忆阻器能够在同一器件单元进行数据处理和存储,基于忆阻器的神经网络硬件加速器获得了广泛的关注。而忆阻器器件特性在热效应影响下会发生严重的退化,这将对忆阻器神经网络硬件加速器计算性能产生严重影响,越来越多的权重在推理的过程中被错误表示,使神经网络失去准确性。本文研究了温度对基于忆阻器的神经网络结构的影响,并展示了温度变化如何对计算精度产生影响。还提出一种热效应的快速评估模型,可以快速得到温度分布,
学位
船舶设备种类多,相互关联性强,其健康状态直接关系到船舶的航行安全。当前对船舶设备的维修主要采用定期维修和事后维修的方式,定期维修的方式不仅效率低下而且耗费资源,而事后维修无法避免事故的发生,进而影响船舶的安全航行。近年来,随着互联网技术的发展,船舶设备运行数据的采集技术越来越完善,如何利用采集到的船舶设备运行数据来提高船舶设备维护效率是一个富有挑战性的问题。针对上述需求,本文提出了一种考虑设备之间
学位
近年来,外骨骼机器人在机器人领域越来越受到研究人员的关注。它可将人类的智力和机械的力量相结合,共同完成仅靠一方无法实现的任务,在军事和民用领域,有广泛的应用前景。外骨骼机器人不仅涉及机械工程、传感、控制等传统学科,也用到信号处理、模式识别等信息学科知识,步态相位检测在其中起到了关键作用。目前,众多研究者针对步态相位检测的实时性、准确性等问题进行了深入研究,但如何高效率、高精度地进行步态相位检测仍然
学位
光载微波干涉光纤传感技术利用光载波的微波包络在微波域中发生干涉,其在光学领域不受光波幅度串扰、偏振变化、模间干涉的影响,同时,微波因波长远远长于光波,其干涉仪的稳定性远远强于光学干涉仪,而且能更快地实现毫米量级以下的空间分辨率,得到微波光子学领域的重视。然而在当前技术水平下的电子系统中存在着各种难以消除的电子噪声,导致微波干涉条纹的频率经常波动,增加了测量的不确定性,通过软件或硬件的方式减少这种影
学位
随着我国经济与公路基础设施建设的持续快速发展,公路货运量和客运量保持高增长态势,公路安全成了保障全国经济发展的重要一环。保障公路安全离不开路面破损检测。传统的人工走查的检测方式成本高、检测时间长、受视觉主观性影响,并且可能危害检测人员的生命安全。因此,路面破损自动化检测方法的研究具有重要意义。目前,国内外的路面破损检测方法中,多数局限于对裂缝破损的检测,少数能检测多种破损,但检测精度不高。本文针对
学位
光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)是当前光纤传感领域中发展和研究潜力最大的光纤类传感器之一。对FBG大规模组网,通过波长漂移和位置信息,可以实现对复杂工况的分布式传感监测。在现有的技术中,基于干涉和时分复用的FBG波长解调系统具有大容量、解调速率高的优势,但由于使用的宽谱光源一般需要添加带通滤波器滤除底噪,而光源信号的相对强度噪声随带宽的下降而上升,导致系统的信噪比较
学位
在包括强度、波长、频率、偏振态等多种光纤传感调制形式当中,基于光学干涉的相位调制型光纤分布式声学传感(Distributed Acoustic Sensing,DAS)技术具有极高的灵敏度和广阔的应用前景。然而,在现有的光纤DAS系统中,普遍采用单波长或者合成波长进行光干涉测量和相位解调,其局限性在于相邻采样点之间的相位变化不能超π,否则必须提升解调系统采样率,这会极大地加重大容量长距离DAS阵列
学位
关系抽取作为自然语言处理中的重要研究领域之一,旨在发现半结构化与非结构化文本中存在的关系类别信息,在知识图谱的构建、问答系统的搭建和信息检索的优化等多个场景中都有着广阔的应用前景。远程监督研究以现有知识库的三元组信息对标待处理文本,减少人力资源投入的同时亦可获得较好的分类效果,是目前主流的关系抽取手段。然而受其基于的假设影响,生成的训练语料中不可避免地引入了标签噪声,如何减少训练过程中噪声数据对关
学位
声源定位在军事和民用领域具有广泛的应用和无可替代的价值,采用麦克风的声源定位技术是最主要的定位方法之一,但麦克风不具备遥感能力,不能抗电磁和射频干扰。光纤光栅分布式声学传感(Distributed Acoustic Sensing based on Fiber Bragg Grating,FBG-DAS)技术因为具有灵敏度高、体积小、抗电磁干扰和分布式远距离传感等优势,在某些领域已经替代传统麦克风
学位