一、纳米硅对掺铒氧化硅电致发光的增强作用（论文文献综述）
洪进[1]（2021）在《近红外光电子材料与器件的光学性质实验研究》文中研究说明本文主要基于课题组在红外波段建立的多种光谱测试手段（如稳态吸收/透射光谱、光致发光/PL光谱、电致发光/EL光谱、时间分辨光致发光/TR-PL光谱、光电流/PC谱等）,来研究玻璃基硒化铅（PbSe:Glass）量子点、掺铒硅（Si:Er）和铜锌锡硫（CZTS）这三种近红外光电子材料/器件的缺陷态及光学性质。研究摘要具体如下:（1）PbSe:Glass量子点激子玻尔半径大、量子限域效应强、制备方法成熟、荧光量子产率高,是理想的近红外量子光源材料。但其高度简并的激子基态、较高的俄歇复合速率、较低的量子点体积分数又直接影响PbSe:Glass量子点体系的光学增益,进而限制了其在近红外激光光源方面的应用。在PbSe:Glass量子点体系研究中,系统研究了直径为3.4 nm的PbSe:Glass量子点在不同激发条件下的光学性质,揭示了不同激发条件下的载流子动力学,分析了PbSe:Glass量子点作为激光增益介质材料的应用潜力,研究获得如下结果:i)在PbSe:Glass量子点中观测到了能量分别为1.13 e V和1.32 e V的双激发态同时产生放大的自发辐射（ASE）过程,对应激发功率阈值均为20μJ·cm-2。并建立了不同激发条件下（如连续激光激发、低功率和高功率脉冲激光激发）材料体系的多能级发光模型及其载流子转移动力学过程。ii)揭示了PbSe:Glass量子点作为潜在光泵浦激光材料所面临的局限性。通过与玻璃基Pb S（Pb S:Glass）量子点受激辐射相比较,PbSe:Glass量子点高一个数量级的ASE激发功率密度阈值和缺乏激子本征态的受激辐射事实,表明PbSe:Glass量子点作为光泵浦激光材料的应用潜力相对较弱。（2）对于Si:Er体系而言,其Er3+的4f电子从第一激发态4I13/2跃迁至基态4I15/2时的发光波长为1.54μm,恰好落在石英光纤吸收的最低窗口,因此被认为是研制硅基光源的最佳材料之一。但受限于硅中铒较低的固溶度、严重的温度淬灭效应、较小的吸收截面等影响,以往的研究中掺铒硅的量子效率远低于实际应用要求。在Si:Er材料体系研究中,研究了两种不同退火条件（“深度冷却”和传统RTA退火）的材料及不同结构器件（平面型和垂直型）的发光性质,得到以下几点阶段性成果:i)经“深度冷却”技术处理的掺铒硅材料相比于经传统RTA退火处理的样品PL温度淬灭效应减小了两个数量级,内量子效率提升了2个数量级。这主要得益于“深度冷却”技术能有效减少非辐射复合性质的铒相关团簇。ii)基于“深度冷却”技术的垂直型和平面型结构LED器件的EL谱型与PL类似,都能发射出1536 nm的近红外光。在电注入条件下,垂直型掺铒硅LED器件在1536 nm的高效发光主要源自铒离子的自发辐射;而平面型掺铒硅LED器件能实现1536 nm的受激辐射（放大的自发辐射）,对应的阈值电流为6 m A（0.8 A/cm2）。该结果表明平面型掺铒硅LED器件有望实现室温全硅基通讯波段激光器。iii)利用TR-PL光谱探明了“深度冷却”技术处理后的掺铒硅材料中的载流子弛豫动力学,解释了Si:Er体系在光致发光谱中存在激发波长选择性的原因,并揭示了其有别于现有研究共识的新型硅基铒离子发光机理。（3）CZTS因其具备构成元素的地球储量丰富、无毒环保、高吸收系数、禁带宽度接近光伏电池的最优带隙等优点,被认为是理想的光伏电池材料。但是受限于其中存在的较多缺陷态,CZTS薄膜太阳能电池的开路电压较小,能量转换效率距离实际应用还有较大的距离。在CZTS材料体系的研究中,通过对富Sn组分的CZTS薄膜及电池器件进行透射光谱、反射光谱、PL光谱和PC谱表征分析,揭示了其中存在较为严重的带尾态和深能级缺陷。结合理论计算和实验报道结果,阐明了CZTS带尾态和深施主缺陷态的起源。主要研究结果有:i)证实了CZTS薄膜太阳能电池中的带尾态来源于高浓度的2Cu Zn+Sn Zn缺陷簇;深施主缺陷态则来源于Sn Zn缺陷。ii)通过制备贫Sn组分的CZTS并进行PL光谱和PC谱表征分析证实了贫Sn组分的确可以减少CZTS中的带尾态和深能级缺陷态,提升器件的开路电压。
陈金鑫[2]（2020）在《硅基掺铒氧化锌薄膜器件的电致发光及其增强》文中进行了进一步梳理众所周知,硅因其间接带隙结构而发光效率低下,这严重限制了硅基光电集成的发展。因此,与现有硅基CMOS集成电路工艺兼容的光源成为硅基光电集成领域亟需解决的问题。在过去的近三十年间,人们提出了若干种实现硅基光源的方案。其中,硅基掺铒（Er）氧化物半导体薄膜器件在1.54?m处的电致发光（EL）正好落在石英光纤的最低损耗窗口,而且其制备工艺与现有CMOS工艺完全兼容。因此,研究硅基掺Er氧化物半导体薄膜器件的电致发光对发展硅基光电集成所需的光源具有重要的现实意义。本文系统研究了硅基掺Er的ZnO薄膜器件的电致发光及其增强策略,取得如下主要创新成果:（1）利用射频磁控溅射法在n型轻掺/重掺硅（n-Si/n+-Si）外延片上沉积单掺Er的ZnO（ZnO:Er）薄膜和Er、F共掺的ZnO[ZnO:（Er,F）]薄膜,制备了ZnO:Er/n-Si/n+-Si和ZnO:（Er,F）/n-Si/n+-Si异质结发光器件。在一定的正向偏压下,两种器件均发出仅与Er3+离子相关的可见光与1.54?m波段的近红外光。在可见光和1.54?m波段,基于ZnO:（Er,F）薄膜的器件的EL强度分别是基于ZnO:Er薄膜的器件的10倍和2倍。分析指出:两种器件在发光时的载流子输运受Poole-Frenkel（P-F）机制支配,而它们的Er3+发光源于热电子碰撞激发。F-离子共掺增强器件发光的原因有:ZnO:（Er,F）薄膜比ZnO:Er薄膜具有更大的晶粒,因而具有更多的光学活性Er3+离子;F-离子部分替换了Er3+离子周围的O2-离子而形成ErO6-xFx八面体,其对称性低于ErO6八面体,从而增加了光学活性Er3+离子的内4f能级跃迁几率。（2）将重掺n型硅（n+-Si）经干氧热氧化形成10 nm的氧化硅（SiOx,x≤2）层,以射频磁控溅射法在上述热氧化硅片上沉积ZnO:Er薄膜和Zr、Er共掺的ZnO[ZnO:（Zr,Er）]薄膜,制备了基于ZnO:Er/SiOx/n+-Si和ZnO:（Zr,Er）/SiOx/n+-Si多层结构的发光器件。在相同的注入电流下,基于5 at.%Zr共掺的ZnO:（Zr,Er）薄膜器件在可见光和1.54?m波段的EL强度上比基于ZnO:Er薄膜的器件分别要高50倍和5倍左右。分析指出:两种器件在发光时的载流子输运遵循缺陷辅助隧穿（TAT）导电机制,而它们的Er3+离子发光可归因于热电子碰撞激发。基于ZnO:（Zr,Er）薄膜的器件具有更强的Er3+离子发光的主要原因为:1.掺Zr会导致Zn空位以及部分替代Zn2+离子位,使部分“ErO6Zn6”单元转变成“ErO6Zn6-x”以及“ErO6Zn6-xZrx”单元,这样就使具有光学活性的Er3+离子所处的ErO6准八面体发生畸变而导致其晶格场对称性降低,进而增加了Er3+离子的内4f能级跃迁几率。2.透射电子显微镜能谱分析表明,基于ZnO:Er薄膜的发光器件中一部分Er3+离子在ZnO/SiOx界面处偏析,导致光学活性的Er3+离子减少,而在基于ZnO:（Zr,Er）薄膜的发光器件中没有发生明显的Er离子偏析。（3）在n+-Si上经干氧热氧化形成10 nm的SiOx（x≤2）层,利用射频磁控溅射法在上述热氧化硅片上沉积ZnO:Er薄膜和Ti、Er共掺的ZnO[ZnO:（Ti,Er）]薄膜,制备了基于ZnO:Er/SiOx/n+-Si和ZnO:（Ti,Er）/SiOx/n+-Si多层结构的发光器件。在相同注入电流下,基于5 at.%Ti共掺的ZnO:（Zr,Er）薄膜的器件在可见光和1.54?m波段的EL强度上比基于ZnO:Er薄膜的器件分别要高50倍和20倍左右。分析指出:两种器件在发光时的载流子传输遵循TAT导电机制,而它们的发光来源于热电子碰撞激发ZnO晶格中的Er3+离子。需要指出,共掺Ti增强器件电致发光的主要原因与上述共掺Zr的增强机制相似。（4）利用射频磁控溅射法在n+-Si上沉积掺?0.1 at.%Er的ZnO:Er薄膜,再旋涂一层PMMA薄膜,制备了Au/PMMA/ZnO:Er/n+-Si结构的金属-绝缘体-半导体（MIS）发光器件。器件在较低电压下表现为随机激射（RL）,而在较高电压下表现为ZnO的380 nm近带边自发辐射和Er3+离子可见发光。分析指出:器件在正向偏压足够但仍较低的情况下,在PMMA/ZnO:Er界面附近区域电子的准费米能级(EFn)与空穴的准费米能级(EFp)之差大于ZnO的带隙,即:EFn-EFp>Eg,满足受激辐射条件,从而产生光增益。在多晶ZnO:Er薄膜中,ZnO发出的近带边紫外光受到多重散射。在某些多重散射过程中,光增益可大于光损耗,从而产生RL;当器件被施以较大的正向偏压时,相当多的空穴被扫出PMMA/ZnO:Er界面附近的区域而进入薄膜内部,与从n+-Si漂移过来的电子复合。其中,直接复合导致ZnO近带边紫外发光;而依靠缺陷的间接复合通过能量传递激发出Er3+离子可见发光。（5）在n+-Si上经干氧热氧化形成10 nm的SiOx（x≤2）层,利用射频磁控溅射法在上述热氧化硅片上沉积掺Er的ZnGa2O4（ZnGa2O4:Er）薄膜,制备了基于ZnGa2O4:Er/SiOx/n+-Si多层结构的发光器件。器件在一定的正向偏压下,发出源于Er3+离子的可见光与1.54?m波段的近红外光。分析指出,器件发光来源于热电子直接碰撞激发ZnGa2O4晶格中的Er3+离子。在足够高的正向偏压下,n+-Si中的电子通过TAT机制进入SiOx的导带,在电场驱动下“跳入”ZnGa2O4的导带而成为热电子,这些热电子碰撞激发ZnGa2O4晶格中的Er3+离子,从而导致Er3+离子的特征发光。（注:这部分工作是在本论文主体工作基础上的延伸。）
沈浩[3]（2020）在《长发光寿命铒硅酸盐的制备及其光学性质》文中指出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铒化合物。研究了热处理温度、热处理气氛和铒浓度对镶嵌在氧化硅基质中硅酸铒纳米线光学性质的影响。通过同时降低缺陷密度和抑制铒离子间相互作用成功制备出了目前报道最长发光寿命的硅酸铒材料,其铒离子发光寿命高达844μs,浓度寿命积（LDP）也达到1.3x1019 s·cm-3。缺陷密度低归因于是薄膜中完全没有羟基残余、且其表面态和氧空位得到有效钝化和饱和;抑制铒离子间相互作用则是通过纳米材料中声子态密度（PDOS）的改变实现。此外,硅酸铒中强烈的上转换效应也由于离子间相互作用的降低得到抑制。（2）基于多孔硅框架成功制备出了硅酸铒多孔硅复合材料,实现了具备敏化效果的硅酸铒发光。研究了多孔硅腐蚀电流密度、腐蚀时间和硅片类型对敏化发光的影响。通过光谱和微结构分析证实多孔硅中的纳米晶作为敏化剂,而被敏化的Er3+来自硅酸铒和基质中。对比复合硅酸铒前后的结构,发现更均匀地包覆多孔硅表面可以进一步提高硅酸铒的敏化发光。变温光谱的研究指出样品中硅纳米晶向Er3+的能量传递是一个声子辅助的过程。（3）成功在掺铒富硅氧化硅薄膜中实现硅和硅氯酸铒两种纳米晶在很小范围析出,在基质内实现了半导体纳米晶向电介质纳米晶的不同颗粒间能量传递过程。研究表明,Er/Si比为10%时候硅氯酸铒敏化发光效果最优,这是由于该浓度下两种纳米晶的相对分布以及硅纳米晶自身发光均较好。研究了硅纳米晶和硅氯酸铒纳米晶的共振和非共振波长激光的功率依赖关系,发现薄膜内仍有大量硅氯酸铒纳米晶无法得到敏化发光以及大量硅纳米晶无法传递能量给硅氯酸铒纳米晶,敏化效果有待进一步加强。（4）研究了掺铒富硅氧化硅薄膜微结构和光学性质随热处理温度的演化。研究指出硅纳米晶近邻处的富铒团簇需要在1100℃及以上热处理才能结晶形成硅氯酸铒纳米晶,此时才能实现高效敏化发光。敏化发光与硅纳米晶自身发光及能量传递效率息息相关。随热处理温度提高至1100℃,硅纳米晶发光增强,继续升高温度发光红移且强度下降较多。900℃热处理样品由于硅纳米晶边上Er3+仍主要处于非晶基质中,距离比较近,敏化效率相对较高;随热处理温度升高,硅纳米晶边上硅氯酸铒结晶,颗粒间距离逐渐减小,能量传递效率提升。综合以上两点因素,所以1100℃热处理样品的敏化发光最佳。
高宇晗[4]（2019）在《硅酸铒镶嵌氧化硅薄膜的制备及其光学性能的研究》文中提出硅基光电子是信息技术发展的重要方向之一,与大规模集成电路工艺相兼容的高效硅基光源已成为硅基光电子集成亟待解决的问题。由于体硅是间接带隙半导体,其发光效率很低。因此,在过去的十多年间,研究者开发了多种技术希望解决这一关键问题。在众多的解决方案中,掺铒硅基材料由于铒离子在1540 nm处的发光正好对应于石英光纤的最低损耗窗口,从而得到了广泛的关注。但是铒离子的激发截面较小,且在大部分硅基材料中的掺杂浓度较低,因此如何实现铒离子的高效发光是该方向研究中的关键问题,而将硅酸铒材料与敏化剂结合起来是解决铒离子高效发光的重要途径。本文系统地研究了硅酸铒的制备,晶型转变,不同晶型的晶体结构、发光性能,以及硅酸铒的敏化发光过程,取得了如下主要创新结果:（1）成功制备了具有不同晶型的硅酸铒薄膜,并在研究中发现了硅基薄膜中铒硅成分比例、热处理温度、热处理气氛对硅酸铒结晶及晶型转变的影响规律。实验指出,高浓度铒掺杂的氧化硅薄膜中硅酸铒的结晶温度约为1000℃。当薄膜中的铒硅成分比接近1:1时,形成的硅酸铒从低温到高温的晶型转变过程为由y-ErSi2O7转变为α-Er2Si2O7,再到β-Er2Si2O7。当薄膜中的铒硅成分比接近2:1时,形成的硅酸铒从低温到高温的晶型转变过程则为由X1-Er2SiO5转变为α-Er2Si2O7,再到β-Er2Si2O7。但是,薄膜成分偏离硅酸铒的化学计量比或在氧气气氛下热处理都会提高硅酸铒的晶型转变温度并减小薄膜中硅酸铒晶粒的尺寸。（2）研究指出了不同晶型的硅酸铒具有不同的发光性能,并在硅酸铒不同晶型的发光性能及其晶体结构信息之间建立起了可对应的联系,包括谱线位置、发光效率、发光寿命及温度淬灭效应。其中发光效率最高、发光寿命最长的是y-Er2Si2O7,其次是α-Er2Si2O7与β-Er2 Si2O7,发光寿命最短的是X1-Er2SiO5。另外,v-Er2Si2O7的温度淬灭效应明显低于α-Er2Si2O7。经过计算,y-Er2Si2O7、α-Er2Si2O7、β-Er2Si2O7、X1-Er2SiO5中的铒离子发光寿命-密度乘积比为3.1:1.5:1.3:1.2,该值的大小也代表了材料在1540 nm处的光放大能力。研究还指出,y-Er2Si2O7之所以拥有最高的发光效率、最长的发光寿命以及最低的温度淬灭效应,是因为其较大的光学活性铒离子数量、较大的铒离子间距与较好的对称性以及较强的Er-O键。（3）成功制备了非晶硅团簇与硅酸铒共镶嵌的氧化硅薄膜,并在研究中发现了纳米硅的形成受限于硅酸铒的结晶的规律。在热处理温度较低时,富硅硅酸铒薄膜中会析出大量硅纳米晶,但是当温度升高至接近硅酸铒的结晶温度时,硅纳米晶消失,硅酸铒结晶,从而形成了非晶硅团簇镶嵌的硅酸铒薄膜。若将热处理时间进一步延长,非晶硅团簇中仍然无法形成硅纳米晶,这主要是由于非晶硅团簇中硅纳米晶的形核受到了包覆其外的硅酸铒晶体与非晶硅界面的严重影响,使其形核功大大增加。（4）研究发现富硅硅酸铒薄膜中硅酸铒的敏化发光主要来源于薄膜中的非晶硅团簇及发光中心的敏化作用。热处理后,在非晶硅团簇镶嵌的硅酸铒薄膜中得到了硅酸铒的敏化发光,主要敏化剂为薄膜中的非晶硅团簇及发光中心。为了提高硅酸铒的敏化发光效果,实验利用新的两步热处理的方法,同时优化富硅硅酸铒薄膜的微结构、晶体质量、晶型组成以及敏化剂浓度等参数,并在经过1000℃30 min+1100℃30 min热处理的样品中得到了最佳的敏化发光强度。
陈子萍,舒浩文,王兴军[5]（2017）在《硅基集成光波导放大器的最新研究进展》文中指出在信息化进程中,随着摩尔定律越来越接近极限,将微电子和光电子结合起来,开发硅基大规模光电子集成技术已经成为技术发展的必然和业界的普遍共识.在硅基光电子集成器件中,硅基光源是重中之重.虽然硅是间接带隙半导体材料,发光效率很低,但人们一直没有放弃制备硅基光源.硅基光源包括硅基光波导放大器、发光二极管、激光器等,其中硅基光波导放大器又是激光器的基础,是硅基光电子集成回路中不可或缺的器件,如果光波导放大器有足够高的净增益,在光波导放大器的两端设计合适的谐振腔就可以获得光泵的激光.本文着眼于硅基光波导放大器,介绍了目前硅基光波导放大器最主要的两个研究方向,即硅基混合集成Ⅲ- Ⅴ族半导体光波导放大器和硅基掺稀土离子光波导放大器.并分别讨论了这两个研究方向的原理、制备方法、发展过程等,列举了相关的典型研究成果,最后简单介绍了其他光放大技术,并做了相应的分析、总结和展望.
张晓伟[6]（2016）在《共掺硅基复合薄膜发光特性及纳米结构生长过程的原位研究》文中研究说明随着美国英特尔公司在“2016英特尔信息技术峰会”中宣布10纳米芯片制造工艺将在2017年下半年开始投产,集成电路的集成度越来越高,器件的特征尺寸不断缩小,将逐渐接近其物理极限,因此集成电路的进一步发展遇到了极大的挑战。将先进的光子学器件与成熟的微电子集成电路技术相结合,被认为是推动摩尔定律发展的有效技术方案。目前,如何克服硅的间接带隙能带结构,获得高效、稳定的硅基光源是实现硅基光电集成的关键课题之一。通过掺杂调控,即在硅基薄膜中引入合适的杂质作为发光中心,进而获得能满足光互连需求的光电子发光器件是当前人们十分关注的前沿课题。本论文在实验室先前研究的基础上,针对硅基发光材料发光效率低这一关键问题,在硅基薄膜中引入稀土离子、过渡金属离子作为近红外发光中心,同时在硅基薄膜中原位生长高密度、尺寸可控的半导体氧化物量子点作为敏化剂,通过有效的能量传递过程来提高材料的发光效率。在实验上利用基于旋涂技术的溶胶凝胶法制备了宽带隙半导体量子点（ZnO量子点、In2O3量子点、SnO2量子点）共掺非晶SiO2薄膜,通过多种技术手段对材料的微结构进行表征,在实验上实现了在光泵浦及电注入条件下,近红外发光强度显着的提高,并对其中的发光机制及能量传递机制进行了深入分析。论文的主要内容与结果如下:在实验上,利用基于旋涂技术的溶胶凝胶法结合限制性晶化原理制备了宽带隙氧化物量子点（ZnO量子点、In2O3量子点、SnO2量子点）共掺非晶SiO2薄膜。通过多种技术手段对硅基薄膜的结构进行了表征。通过控制合成工艺,我们得到了一种3到20纳米尺寸可控、高密度的半导体量子点掺杂非晶SiO2薄膜的制备方法。进而,我们观测到宽带隙氧化物半导体量子点强的荧光发射,并且其发射谱随量子点尺寸变化而变化,显示出通过尺寸调控量子点能带结构的特性,这为其作为稀土离子与过渡金属元素敏化剂提供了先决条件。通过对ZnO、In2O3和SnO2等不同半导体氧化物量子点的结构表征及荧光特性分析,我们发现SnO2量子点在非晶SiO2薄膜中的高温结构稳定性最好。随后,我们选取平均直径5.2纳米的SnO2量子点作为敏化剂,使得稀土 Eu3+离子在613纳米处的可见荧光强度增强了两个数量级、稀土 Er3+离子在1540纳米处的近红外荧光强度增强了三个数量级。荧光发射谱中特征发光峰增强以及荧光激发谱中敏化剂相关激发峰的出现,均证实了 SnO2量子点与稀土 Eu3+离子/Er3+离子之间存在着能量传递过程。变温的荧光发射谱中,稀土Eu3+离子来自电偶极跃迁与磁偶极跃迁的特征发光峰强度比例有所变化,证实了稀土Eu3+离子在足够的退火温度和氧化物掺杂浓度下能够掺入SnO2量子点晶体结构之中,这将大大提高共振能量传递的效率。瞬态荧光发射谱分析了 SnO2量子点单掺及其与稀土 Er3+离子共掺情况下,不同的缺陷态发光荧光寿命,经计算,SnO2量子点与稀土 Er3+离子之间的共振能量传递效率高达63.4%。这个结果远高于目前实验上报道的43%的ZnO量子点到稀土 Er3+离子的能量传递效率与21%的In2O3量子点到稀土 Er3+离子的能量传递效率。在此基础上,通过热蒸发铝电极、电子束蒸发ITO出光电极,设计了基于SnO2量子点与稀土 Er3+离子共掺非晶SiO2薄膜的电致发光原型器件。Ⅰ-Ⅴ测试表明,载流子的输运符合空间电荷限制电流（SCLC）模型。通过5纳米SnO2量子点的引入,稀土 Er3+离子的近红外电致发光效率增强了 16倍。与此同时,器件的开启电压大幅度减少,显示出良好的电致发光特性,为硅基光电集成中近红外高效硅基光源的实现提供了一条可能的技术途径。与此同时,我们采用半导体集成工艺兼容的PECVD技术结合离子注入技术制备了过渡金属铋离子掺杂富硅二氧化硅（SiO0.732）薄膜。高温退火后,由于限制性晶化原理,非晶硅基薄膜中形成了尺寸可控的高密度2至5纳米的硅量子点。经XPS测试,硅氧比为1:0.732。经拉曼散射光谱测试,富硅二氧化硅薄膜中形成了高密度的纳米硅量子点,晶化率为35.8%。作为敏化剂的硅量子点的尺寸可根据退火温度的变化精确可调,进而可使其能带结构与发光中心的吸收峰匹配;作为发光中心的铋离子的掺杂浓度可根据离子注入剂量精确可调,可有效地避免浓度淬灭效应。通过引入平均为4纳米的硅量子点,铋离子在1150纳米处的近红外发光强度显着了 60倍。瞬态荧光谱测试证实了两者存在着共振能量传递过程。根据Fuchtbauer-Ladenburg理论计算,近红外发射截面与荧光寿命乘积高达4.2X10-23 cm2s,预示了铋离子与Si量子点共掺杂硅基薄膜是一种有希望的硅基近红外光源材料。在国家留学基金委的资助下,2014年9月至2016年8月,论文作者在美国加州大学伯克利分校进行博士生联合培养项目。期间,采用先进的微纳加工手段,如氮化硅薄膜淀积、光刻、等离子体刻蚀、湿法刻蚀、二次光刻、金属淀积、剥离、对准、封装等半导体工艺,制备能承重液体的原位TEM载网（Liquid cell TEM）。以此为基础,通过美国国家电子显微镜中心（NCEM）中先进的透射电子显微镜,对铂铁核壳结构量子点的成核、生长过程进行了液相原位TEM观测。进而,对异质结构核壳量子点的结构演变机制进行了总结。
沈浩,李东升,杨德仁[7]（2015）在《硅基光源的研究进展》文中研究说明随着人们对大容量、高速和低成本的信息传播的要求越来越迫切,近年来硅基光电子学得以蓬勃发展,但硅基光源一直没有得到真正的解决,成为制约硅基光电子学发展的瓶颈.硅的间接带隙本质给高效硅基光源的实现带来很大困难,实用化的硅基激光是半导体科学家长期奋斗的目标.本文分别介绍了硅基发光材料、硅基发光二极管和硅基激光的研究进展,最后总结了目前各种硅基光源面临的问题和未来的发展方向.
王兴军,苏昭棠,周治平[8]（2015）在《硅基光电子学的最新进展》文中提出随着人们对信息容量、速度以及成本的迫切要求,低成本、高度集成的硅基光电子学蓬勃发展,成为光通信、高速计算机等领域的研究热点和非常有前景的关键技术.硅基光电子学是一种可以用硅基集成电路上的投资、设施、经验以及技术来设计、制造、封装光器件和光电集成电路,在集成度、可制造性和扩展性方面达到集成电路的水平,从而在成本、功耗、尺寸上取得突破的一种技术.最近几年,硅基光电子集成技术已经发展到了一个崭新的阶段,各个关键的硅基光电子器件都已经达到商用化的标准,部分性能甚至超过目前的商用器件,引起了产业界的广泛关注.本文从硅基光电子学的几个关键器件入手,包括波导、光栅、偏振分束器、混频器、滤波器、调制器、探测器和激光器,详细介绍了该方向的研究进展,特别是最近5年的重大突破;随后介绍了硅基光电子学在光互连、光通信、光传感、太阳能电池等几方面的重大应用;最后提出硅基光电子学未来发展方向和目前面临的主要挑战.
章新栾[9]（2011）在《掺铒氧化铝/硅多层薄膜发光特征的研究》文中研究说明铒离子内层4f电子的发光波长位于1.54μm,该波长对应于石英光纤的最小损耗窗口,因此硅基掺铒发光薄膜在光互连和光电集成方面的应用引起了很大的研究兴趣。以纳米晶硅为感光剂来增强铒离子的发光得到广泛的研究,通常需要一个较高的退火温度（>900℃）来生成纳米硅,而且用纳米硅来增强铒离子在氧化铝中发光的相关研究比较少。本论文采用脉冲激光沉积制作了掺铒氧化铝／硅多层薄膜高效发光材料以及器件,在低温退火下得到了纳米晶硅,并利用纳米硅作为感光剂有效地增强了铒离子在氧化铝中的发光。通过对比掺杂铒和未掺杂铒的样品,我们发现由于在PLD淀积过程中产生的高能量的铒原子渗入了硅层,引入了额外的应力,使得纳米硅在低的退火温度下形成。使用拉曼散射、X射线衍射和高分辨率透射电镜对样品的微观结构给予全面的表征,同时也对纳米晶硅的形成给出了强有力的证据。通过光致发光、光致荧光激发谱、时间衰减谱等测量,我们研究了多层膜的光致发光特性。结果表明引入纳米硅作为感光剂,大大地增强了铒离子的发光。最优化的Er3+发光强度在退火温度在600℃左右得到,在更高的退火温度下变弱。退火温度对发光的影响的研究表明,高密度的小尺寸的纳米硅,较小的纳米硅和铒离子的距离,以及Er3+的良好的发光环境是实现优化发光的关键。我们在多层薄膜样品的表面蒸镀了一层银膜,引入表面等离激元进一步增强了铒离子的发光。另外我们用多层薄膜材料制备了MIS结构电致发光器件,掺铒的氧化铝／硅多层薄膜器件在室温下得到了较好的铒电致发光。我们的研究结果表明铒掺杂的氧化铝／硅多层薄膜材料可能成为将来的低功耗的硅基红外发光光源的一个很有应用前景的备选材料。
周治平,王兴军,冯俊波,王冰[10]（2009）在《硅基微纳光电子系统中光源的研究现状及发展趋势》文中进行了进一步梳理综合微电子学及微纳光学的优势,硅基微纳光电子学正在快速走向实用阶段。与微电子制造技术兼容的微纳光子器件,包括调制器、探测器、分束器以及耦合器等均取得了重要的突破。但硅基微纳光源的研究则仍处在探索阶段。外部光源在多大程度上能代替片上光源?片上光源的最佳选择是什么?介绍、分析了目前硅基微纳光源的研究现状及进展,并对片上光源的研究趋势进行展望。
二、纳米硅对掺铒氧化硅电致发光的增强作用（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、纳米硅对掺铒氧化硅电致发光的增强作用（论文提纲范文）
（1）近红外光电子材料与器件的光学性质实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 近红外量子点材料的研究现状 |
| 1.2.1 量子点概述 |
| 1.2.2 近红外量子点的种类及应用 |
| 1.2.3 铅盐量子点材料概述 |
| 1.2.4 铅盐量子点的研究进展 |
| 1.3 硅基光源的研究现状 |
| 1.3.1 硅基光源的应用需求 |
| 1.3.2 非稀土掺杂硅基光源的研究现状 |
| 1.3.3 稀土掺杂硅基光源的研究现状 |
| 1.4 铜锌锡硫薄膜太阳能电池的研究现状 |
| 1.4.1 铜锌锡硫薄膜太阳能电池的概况 |
| 1.4.2 铜锌锡硫薄膜太阳能电池的效率研究 |
| 1.4.3 铜锌锡硫薄膜太阳能电池的缺陷态研究 |
| 1.5 本文的主要内容、研究意义和结构安排 |
| 1.5.1 主要内容 |
| 1.5.2 研究意义 |
| 1.5.3 结构安排 |
| 第二章 红外光谱测试系统的建立与表征样品的信息 |
| 2.1 基于傅里叶变换红外光谱仪的稳态光谱 |
| 2.1.1 傅里叶变换红外光谱仪的结构及工作原理 |
| 2.1.2 稳态光谱原理及其表征技术 |
| 2.2 瞬态光谱测试表征手段 |
| 2.2.1 非平衡载流子寿命测试原理与技术 |
| 2.2.2 超快时间分辨光致发光光谱原理与技术 |
| 2.3 器件发光的近红外成像 |
| 2.4 用于光谱表征样品的制备 |
| 2.4.1 玻璃基PbSe量子点的制备 |
| 2.4.2 掺铒硅材料及器件的制备 |
| 2.4.3 铜锌锡硫薄膜太阳能电池的制备 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 玻璃基PbSe量子点的近红外光学性质研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 PbSe:Glass量子点的尺寸表征 |
| 3.3 PbSe:Glass量子点的稳态光谱表征及数据分析 |
| 3.3.1 PbSe:Glass量子点的变温吸收谱、光致发光谱的表征 |
| 3.3.2 PbSe:Glass量子点的稳态光谱数据分析 |
| 3.4 PbSe:Glass量子点的瞬态光谱表征及数据分析 |
| 3.4.1 PbSe:Glass量子点基态激子寿命表征 |
| 3.4.2 PbSe:Glass量子点时间分辨光致发光谱的表征及数据分析 |
| 3.5 PbSe:Glass量子点多能级发光模型及载流子动力学分析 |
| 3.5.1 PbSe:Glass量子点的多能级发光模型 |
| 3.5.2 PbSe:Glass量子点的载流子动力学量化分析 |
| 3.6 PbSe:Glass量子点作为激光介质材料的应用潜力探讨 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 高效掺铒硅材料及器件的通讯波段发光研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 本章表征所用掺铒硅材料的必要说明 |
| 4.3 掺铒硅材料的光致发光特性研究 |
| 4.3.1 不同退火条件下的掺铒硅变温光致发光光谱表征与分析 |
| 4.3.2 经“深度冷却”后的掺铒硅变激发功率光致发光光谱表征与分析 |
| 4.3.3 经“深度冷却”后的掺铒硅的变温光致发光光谱表征与分析 |
| 4.3.4 经“深度冷却”后的掺铒硅内量子效率 |
| 4.3.5 掺铒硅的透射和反射光谱表征与分析 |
| 4.4 掺铒硅LED器件的电致发光特性研究 |
| 4.4.1 垂直型结构掺铒硅LED器件的电致发光光谱表征与分析 |
| 4.4.2 平面型结构掺铒硅LED器件的电致发光光谱表征与分析 |
| 4.4.3 平面型结构掺铒硅LED器件的近红外成像 |
| 4.5 掺铒硅材料载流子弛豫动力学研究 |
| 4.5.1 1.54μm发光寿命表征与分析 |
| 4.5.2 时间分辨光致发光谱表征与分析 |
| 4.5.3 载流子弛豫动力学分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 铜锌锡硫太阳能电池的缺陷态起源研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 富Sn组分的CZTS薄膜太阳能电池的光学带隙 |
| 5.2.1 CZTS薄膜及器件的透射、反射光谱表征与分析 |
| 5.2.2 CZTS器件的PC光谱表征与分析 |
| 5.3 富Sn组分的 CZTS薄膜太阳能电池缺陷态的 PL光谱表征分析 |
| 5.3.1 变激发功率PL光谱表征与分析 |
| 5.3.2 变温PL光谱表征与分析 |
| 5.4 Sn诱导的CZTS太阳能电池缺陷态起源的分析 |
| 5.4.1 带尾态与深施主缺陷态的起源分析 |
| 5.4.2 CZTS薄膜太阳能电池的PL载流子跃迁机制 |
| 5.5 贫Sn组分对带尾态和深施主缺陷态的优化研究 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历与攻读博士学位期间论文发表情况 |
| 作者简历 |
| 攻读博士学位期间论文发表情况 |
| 致谢 |
（2）硅基掺铒氧化锌薄膜器件的电致发光及其增强（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 前言 |
| 第二章 文献综述 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 稀土Er离子的基本性质 |
| 2.3 ZnO的基本性质 |
| 2.4 稀土Er离子掺杂发光材料研究进展 |
| 2.4.1 稀土Er离子掺杂Si基发光材料 |
| 2.4.2 稀土Er离子掺杂Ⅲ-Ⅴ族发光材料 |
| 2.4.3 稀土Er离子掺杂TiO_2发光材料 |
| 2.4.4 稀土Er离子掺杂ZnO发光材料 |
| 第三章 材料和器件的制备方法及表征 |
| 3.1 材料和器件的制备设备 |
| 3.1.1 磁控溅射设备 |
| 3.1.2 热处理设备 |
| 3.1.3 旋涂设备 |
| 3.2 材料和器件的制备工艺 |
| 3.2.1 衬底准备 |
| 3.2.2 发光层薄膜制备 |
| 3.2.3 电极制备 |
| 3.3 材料和器件测试设备 |
| 3.3.1 薄膜晶体结构、形貌和组成成分的表征仪器 |
| 3.3.2 光学性能测试设备 |
| 3.3.3 电学性能测试设备 |
| 第四章 ZnO:Er/n-Si同型异质结薄膜器件的电致发光:F共掺对Er~(3+)离子发光的增强 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 共掺F的氧化锌掺铒和氧化锌单掺铒薄膜器件的制备 |
| 4.3 共掺F的氧化锌掺铒薄膜和氧化锌单掺铒薄膜的表征对比 |
| 4.4 共掺F对硅基氧化锌掺铒薄膜器件电致发光的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 ZnO:Er/SiO_x/n~+-Si薄膜器件的电致发光:Zr共掺对Er~(3+)离子发光的增强 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 共掺Zr的氧化锌掺铒和氧化锌单掺铒薄膜器件的制备 |
| 5.3 共掺Zr的氧化锌掺铒薄膜和氧化锌单掺铒薄膜的表征对比 |
| 5.4 共掺Zr对硅基氧化锌掺铒薄膜器件电致发光的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 ZnO:Er/SiO_x/n~+-Si薄膜器件的电致发光:Ti共掺对Er~(3+)离子发光的增强 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 共掺Ti的氧化锌掺铒和氧化锌单掺铒薄膜器件的制备 |
| 6.3 共掺Ti的氧化锌掺铒薄膜和氧化锌单掺铒薄膜的表征对比 |
| 6.4 共掺Ti对硅基氧化锌掺铒薄膜器件电致发光的影响 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 硅基氧化锌掺铒薄膜MIS器件从随机激射到铒的电致发光的转变 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 氧化锌掺铒薄膜MIS器件的制备 |
| 7.3 氧化锌掺铒薄膜的表征 |
| 7.4 硅基氧化锌掺铒薄膜MIS器件的电致发光 |
| 7.5 本章小结 |
| 第八章 硅基镓酸锌掺铒薄膜器件的电致发光 |
| 8.1 引言 |
| 8.2 硅基镓酸锌掺铒薄膜器件的制备 |
| 8.3 镓酸锌掺铒薄膜的表征 |
| 8.4 硅基镓酸锌掺铒薄膜器件的电致发光 |
| 8.5 本章小结 |
| 第九章 总结 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
| 攻读学位期间发表的学术论文与取得的其它研究成果 |
（3）长发光寿命铒硅酸盐的制备及其光学性质（论文提纲范文）
| 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 |
（4）硅酸铒镶嵌氧化硅薄膜的制备及其光学性能的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 第二章 文献综述 |
| 2.1 硅基光电子学的背景与意义 |
| 2.2 硅基光源的研究进展 |
| 2.2.1 多孔硅发光 |
| 2.2.2 纳米硅的发光 |
| 2.2.3 硅中缺陷发光 |
| 2.2.4 位错环增强硅pn结发光 |
| 2.2.5 锗能带调控 |
| 2.2.6 硅基Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体混合激光器 |
| 2.2.7 硅拉曼激光器 |
| 2.2.8 铒掺杂硅基发光材料 |
| 2.3 存在的主要问题 |
| 第三章 样品的制备与表征 |
| 3.1 材料制备设备 |
| 3.1.1 电子束蒸发 |
| 3.1.2 射频溅射 |
| 3.1.3 热处理设备 |
| 3.2 材料表征方法 |
| 3.2.1 卢瑟福背散射 |
| 3.2.2 X射线多晶衍射仪 |
| 3.2.3 拉曼光谱 |
| 3.2.4 稳态/瞬态荧光光谱 |
| 3.2.5 透射电子显微镜 |
| 第四章 硅酸铒薄膜的制备及结构分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验 |
| 4.2.1 样品制备 |
| 4.2.2 样品表征 |
| 4.3 实验结果与讨论 |
| 4.3.1 无富硅硅酸铒薄膜 |
| 4.3.2 富硅硅酸铒薄膜 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 硅酸铒的晶型转变 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验 |
| 5.2.1 样品制备 |
| 5.2.2 样品表征 |
| 5.3 实验结果与讨论 |
| 5.3.1 热处理温度的影响 |
| 5.3.2 薄膜成分的影响 |
| 5.3.3 热处理气氛的影响 |
| 5.3.4 硅酸铒不同晶型的晶体结构 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 硅酸铒不同晶型的发光性能 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验 |
| 6.2.1 样品制备 |
| 6.2.2 样品表征 |
| 6.3 实验结果与讨论 |
| 6.3.1 硅酸铒的拉曼光谱 |
| 6.3.2 硅酸铒的发光性能 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 硅酸铒的敏化发光 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 实验 |
| 7.2.1 样品制备 |
| 7.2.2 样品表征 |
| 7.3 实验结果与讨论 |
| 7.3.1 硅酸铒的敏化发光 |
| 7.3.2 热处理工艺对硅酸铒敏化发光的影响 |
| 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 |
| 个人简历 |
| 攻读学位期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（6）共掺硅基复合薄膜发光特性及纳米结构生长过程的原位研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 集成电路的发展与挑战 |
| 1.2 硅基光源的研究进展 |
| 1.2.1 全硅基光源 |
| 1.2.2 锗及其相关Ⅳ族合金 |
| 1.2.3 Ⅲ-Ⅴ族化合物键合硅 |
| 1.2.4 掺杂硅基发光 |
| 1.3 稀土Er~(3+)离子掺杂硅基发光材料研究进展 |
| 1.3.1 稀土Er~(3+)离子注入晶体硅 |
| 1.3.2 稀土Er~(3+)离子掺杂富硅硅基薄膜 |
| 1.3.3 稀土Er~(3+)离子掺杂宽带隙半导体薄膜 |
| 1.3.4 稀土Er~(3+)离子与宽带隙量子点共掺硅基薄膜 |
| 1.4 铋离子掺杂硅基发光材料研究进展 |
| 1.5 本论文的研究思路及主要内容 |
| 参考文献 |
| 第二章 宽带隙量子点掺杂硅基薄膜的制备及荧光特性 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 非晶SiO_2薄膜的制备及结构表征 |
| 2.3 尺寸可控量子点掺杂硅基薄膜的制备及结构表征 |
| 2.3.1 ZnO量子点掺杂非晶SiO_2薄膜 |
| 2.3.2 SnO_2量子点掺杂非晶SiO_2薄膜 |
| 2.3.3 In_2O_3量子点掺杂非晶SiO_2薄膜 |
| 2.4 尺寸可控量子点掺杂硅基薄膜的荧光特性 |
| 2.5 三种量子点作为稀土离子敏化剂的比较 |
| 2.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 稀土离子与半导体量子点共掺硅基薄膜及荧光增强效应研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 稀土Eu~(3+)离子与SnO_2量子点共掺硅基薄膜荧光性质 |
| 3.3.1 光致荧光发射谱及可见特征荧光增强效应 |
| 3.3.2 光致激发谱及能量传递机制探讨 |
| 3.3.3 变温光致荧光发射谱及电/磁偶极跃迁机制 |
| 3.3 稀土Er~(3+)离子与SnO_2量子点共掺硅基薄膜荧光性质 |
| 3.3.1 光致荧光发射谱、激发谱及近红外特征荧光增强效应 |
| 3.3.2 瞬态荧光近红外发射谱及能量传递效率计算 |
| 3.3.3 变温近红外荧光发射谱及能量传递机制 |
| 3.4 稀土Er~(3+)离子与SnO_2量子点共掺非晶SiO_2薄膜的近红外电致发光性质 |
| 3.4.1 近红外电致发光原型器件设计 |
| 3.4.2 电学性质表征及隧穿机制探讨 |
| 3.4.3 高效近红外电致发光增强机理分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 Bi离子掺杂硅基功能薄膜材料的制备及光电性质 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 富硅二氧化硅薄膜的制备与结构表征 |
| 4.3 Bi离子注入富硅二氧化硅薄膜 |
| 4.4 荧光发射谱与激发谱 |
| 4.5 荧光寿命测试 |
| 4.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 液相原位透射电子显微术 |
| 5.1 引言 |
| 5.1.1 透射电子显微学的发展与挑战 |
| 5.1.2 原位液相透射电子显微学的发展 |
| 5.2 纳米材料成核和生长理论及原位研究进展 |
| 5.3 Liquid Cell的微纳加工制备 |
| 5.4 核壳纳米结构的原位液相透射电子显微镜表征及生长机制探讨 |
| 5.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 论文研究总结 |
| 6.2 对今后工作的展望 |
| 攻读博士期间发表学术论文及专利 |
| 1. SCI论文 |
| 2. 国家发明专利 |
| 致谢 |
（8）硅基光电子学的最新进展（论文提纲范文）
| 1 引言 |
| 2 激光器与放大器 |
| 2.1 量子限制 |
| 2.2 稀土离子掺杂 |
| 2.3 受激拉曼散射 |
| 2.4 锗硅激光器 |
| 2.5 III-V 族化合物和硅混合集成激光器 |
| 3 无源器件 |
| 3.1 波导 |
| 3.2 光栅 |
| 3.3 滤波器 |
| 3.4 偏振分束/合束器 |
| 3.5 光混频器 |
| 4 调制器 |
| 4.1 基于 IV 族材料的调制器 |
| 4.2 混合调制器 |
| 5 探测器 |
| 5.1 肖特基探测器 |
| 5.2 III-V 族材料异质探测器 |
| 5.3 锗硅探测器 |
| 6 应用 |
| 7 硅基光电子学未来发展方向和目前面临的主要挑战 |
| 8 总结 |
（9）掺铒氧化铝/硅多层薄膜发光特征的研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| 英文摘要 |
| 第一章 绪论 |
| §1.1 微电子和光电子技术的发展 |
| §1.2 硅基发光材料的发展 |
| §1.3 硅基掺饵薄膜发光材料的理论和发展现状 |
| §1.3.1 稀土元素铒的光谱理论 |
| §1.3.2 铒离子的激发和退激发 |
| §1.3.3 Er~(3+)与纳米硅耦合体系 |
| §1.3.4 硅基掺铒薄膜发光材料的研究进展 |
| §1.4 本文主要研究内容和章节安排 |
| 第二章 掺铒氧化铝/硅多层薄膜的制备和结构表征 |
| §2.1 掺铒薄膜的PLD平台制备概述 |
| §2.2 本文系列薄膜样品的制备 |
| §2.3 掺铒薄膜样品的结构表征 |
| §2.3.1 X射线衍射谱仪(XRD) |
| §2.3.2 透射电子显微镜(TEM) |
| §2.3.3 光致发光谱(PL) |
| §2.3.4 拉曼散射光谱仪(Raman) |
| §2.3.5 小结 |
| §2.4 低温退火纳米晶硅形成的原因 |
| §2.4.1 X射线光电子能谱(XPS) |
| §2.4.2 变角X射线光电子能谱(ARXPS) |
| §2.4.3 结果分析和讨论 |
| §2.5 本章小结 |
| 第三章 掺铒氧化铝/硅多层薄膜光致发光性质研究 |
| §3.1 引言 |
| §3.2 掺铒氧化铝/硅的发光特性研究 |
| §3.2.1 光致发光谱(PL) |
| §3.2.2 变激发波长的光致发光谱(PLE) |
| §3.2.3 时间分辨的PL谱 |
| §3.2.4 变温PL和变功率PL特征 |
| §3.2.5 发光特性的讨论 |
| §3.3 表面等离激元对光致发光的增强 |
| §3.3.1 表面等离激元简介 |
| §3.3.2 实验设计及结果 |
| §3.4 本章小结 |
| 第四章 掺铒氧化铝/硅多层薄膜电致发光研究 |
| §4.1 引言 |
| §4.2 掺铒氧化铝/硅多层薄膜电致发光器件的研究 |
| §4.3 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间完成的论文 |
| 致谢 |
（10）硅基微纳光电子系统中光源的研究现状及发展趋势（论文提纲范文）
| 1 引言 |
| 2 外部光源及混合集成的片上光源 |
| 2.1 外部光源及其耦合问题 |
| 2.2 混合集成的片上光源 |
| 3 单片集成的片上光源 |
| 3.1 纯硅光源 |
| 3.2 掺铒 (Er) 硅光源 |
| 3.3 掺铒发光效率的增强 |
| 3.4 硅基外延锗光源 |
| 3.5 其他硅基光源 |
| 4 挑战及趋势 |
四、纳米硅对掺铒氧化硅电致发光的增强作用（论文参考文献）
- [1]近红外光电子材料与器件的光学性质实验研究[D]. 洪进. 华东师范大学, 2021(12)
- [2]硅基掺铒氧化锌薄膜器件的电致发光及其增强[D]. 陈金鑫. 浙江大学, 2020(07)
- [3]长发光寿命铒硅酸盐的制备及其光学性质[D]. 沈浩. 浙江大学, 2020(07)
- [4]硅酸铒镶嵌氧化硅薄膜的制备及其光学性能的研究[D]. 高宇晗. 浙江大学, 2019(07)
- [5]硅基集成光波导放大器的最新研究进展[J]. 陈子萍,舒浩文,王兴军. 中国科学:物理学 力学 天文学, 2017(12)
- [6]共掺硅基复合薄膜发光特性及纳米结构生长过程的原位研究[D]. 张晓伟. 南京大学, 2016
- [7]硅基光源的研究进展[J]. 沈浩,李东升,杨德仁. 物理学报, 2015(20)
- [8]硅基光电子学的最新进展[J]. 王兴军,苏昭棠,周治平. 中国科学:物理学 力学 天文学, 2015(01)
- [9]掺铒氧化铝/硅多层薄膜发光特征的研究[D]. 章新栾. 南京大学, 2011(11)
- [10]硅基微纳光电子系统中光源的研究现状及发展趋势[J]. 周治平,王兴军,冯俊波,王冰. 激光与光电子学进展, 2009(10)