采用射頻磁控濺射在石英基底上制備Al₂O₃:Er³⁺/Yb³⁺薄膜,在其表面采用直流磁控濺射沉積納米Ag薄膜。上轉(zhuǎn)換發(fā)光測(cè)試表明在491和678 nm的發(fā)射峰出現(xiàn)了5.8倍和5.2倍的增強(qiáng)。X射線衍射、原子力顯微鏡以及透射﹑吸收和散射光譜表明:491 nm發(fā)射增強(qiáng)主要源于局域表面等離子或表面等離子與發(fā)射帶的共振耦合輻射機(jī)制,而678 nm發(fā)射增強(qiáng)主要源于納米Ag膜對(duì)熒光的LSP散射機(jī)制。 

【文章來源】：真空科學(xué)與技術(shù)學(xué)報(bào). 2017年06期 北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：7 頁(yè)

【部分圖文】：

樣品結(jié)構(gòu)示意圖

真空科學(xué)與技術(shù)學(xué)報(bào)第37卷的結(jié)晶狀態(tài)一般得到的上轉(zhuǎn)換發(fā)光越強(qiáng)［16］，所有樣品的(Er，Yb)3Al5O12結(jié)晶性差別不大，因此本文中可認(rèn)為結(jié)晶狀態(tài)并非增強(qiáng)上轉(zhuǎn)換發(fā)光的主要因素。圖2石英基底上Ag-Al2O3∶Er3+/Yb3+薄膜的XＲD譜Fig.2XＲDpatternsoftheAl2O3∶Er3+/Yb3+，5nmAg+Al2O3∶Er3+/Yb3+，9nmAg+Al2O3∶Er3+/Yb3+thinfilm;and14nmAg+Al2O3:Er3+/Yb3+coatings2.2Ag-Al2O3∶Er3+/Yb3+薄膜表面Ag膜的表面形貌圖3所示是石英基底上所有樣品的AFM形貌圖及顆粒大小分布。由圖可知，當(dāng)Ag膜厚度為5nm時(shí)，Ag形成島狀核，顆粒呈彌散狀態(tài)，形成的熱點(diǎn)較少［17］，為不連續(xù)薄膜。XＲD譜表明此時(shí)Ag膜是微晶狀態(tài)，平均顆粒大小282nm，表面粗糙度12.8nm，當(dāng)Ag膜厚度為9nm時(shí)，Ag顆粒感明顯，彼此之間的間距增大，形成的熱點(diǎn)較多，XＲD譜表明Ag膜呈現(xiàn)非晶狀態(tài)，此時(shí)平均顆粒大小212nm，表面粗糙度13.1nm，表面粗糙度較樣品S1大，而當(dāng)Ag膜厚度增加至14nm時(shí)，Ag顆粒合并形成連續(xù)的薄膜，表面粗糙度為3.97nm，XＲD譜出現(xiàn)較強(qiáng)的結(jié)晶峰。此外，作者還研究了Al2O3∶Er3+/Yb3+薄膜表面AFM形貌，如圖(d)所示，平均顆粒大小為158nm，表面粗糙度為17nm，界面粗糙度較大，有利于光的散射和吸收，從而有利于上轉(zhuǎn)換發(fā)光的增強(qiáng)。圖(e)是樣品S1和S2的Ag顆粒尺寸的頻率分布，可知采用磁控濺射技術(shù)制備的Ag顆粒尺寸近似呈正態(tài)分布。由2.1可知，本文實(shí)驗(yàn)條件下結(jié)晶狀態(tài)不是影響上轉(zhuǎn)換發(fā)光的主要因素，而表面Ag的存在可能是影響上轉(zhuǎn)換發(fā)光的主要因素，由AFM結(jié)果可知表面Ag以不同的狀態(tài)附著在Al2O3∶Er3+

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