采用離子注入方法在氫化物氣相外延法生長的AlN薄膜中注入了不同劑量的Dy³⁺和Eu³⁺,制備了Dy³⁺單摻、Dy³⁺和Eu³⁺共摻的AlN樣品.對于Dy³⁺單摻雜AlN樣品,X射線衍射和拉曼散射實驗結(jié)果表明隨著Dy注入劑量的增加,樣品的壓應(yīng)力也增加,形成了比較明顯的損傷層;但當(dāng)注入劑量由5×1014at/cm²增加至1×1015at/cm²時,壓應(yīng)力增加不明顯,接近于飽和.對于Dy³⁺和Eu³⁺共摻的AlN樣品,陰極熒光實驗表明,AlN中Eu³⁺和Dy³⁺之間可能存在能量傳遞,能量傳遞途徑為在聲子輔助下從Dy³⁺的4F9/2→6H15/2至Eu³⁺的7F0→5D2的共振能量傳遞.此外,計算發(fā)現(xiàn)改變Dy³⁺和Eu³⁺離子的注入劑量比能實現(xiàn)發(fā)光... 

【文章來源】：光子學(xué)報. 2020,49(08)北大核心EICSCD

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【部分圖文】：

不同注入劑量的AlN:Dy3+樣品的拉曼散射光譜

圖1 不同注入劑量的AlN:Dy3+樣品的拉曼散射光譜有研究表明，纖鋅礦氮化物中離子注入造成的損傷在基質(zhì)中呈非均勻分布，在一定深度會形成一個包括大量層錯和點缺陷的損傷層，隨注入劑量的增大，注入過程中點缺陷將重新組合或相互作用形成擴(kuò)展缺陷，并通過擴(kuò)展缺陷向未注入離子區(qū)域擴(kuò)散[8,16-18].離子注入引入的應(yīng)力被認(rèn)為是缺陷演變的驅(qū)動力[19]，并且直接反映著缺陷的分布情況.對于本文樣品，在較低注入劑量時（1×1014at/cm2）晶體質(zhì)量較好，AlN薄膜的2θ峰位于36.017?，略低于無應(yīng)力AlN的36.02?（這是由于異質(zhì)外延生長引起的晶格失配所致）；在較高注入劑量（5×1014at/cm2）時，樣品的損傷程度增大，圖2(a）中衛(wèi)星峰的出現(xiàn)即反映出缺陷層的形成.結(jié)合XRD和Raman的實驗結(jié)果，表明隨著Dy注入劑量的增加，注入引起的點缺陷密度持續(xù)增大，使得離子注入?yún)^(qū)域發(fā)生晶格擴(kuò)張，整體應(yīng)力增大；注入劑量由5×1014at/cm2增加至1×1015at/cm2時觀察到應(yīng)力增加趨于飽和，我們認(rèn)為是由于點缺陷密度增加到了一定程度，缺陷級聯(lián)開始重疊，使得一部分點缺陷發(fā)生復(fù)合，從而導(dǎo)致應(yīng)力增加趨于飽和.

圖3為AlN:Dy3+的CL光譜.在400～740 nm范圍內(nèi)，可以非常明顯地觀察到位于485 nm、583 nm和671 nm處的三個發(fā)光峰，分別對應(yīng)于Dy3+離子的4F9/2→6H15/2、4F9/2→6H13/2和4F9/2→6H11/2能級躍遷[20].4F9/2→6H13/2產(chǎn)生的黃色發(fā)光比4F9/2→6H15/2產(chǎn)生的藍(lán)色發(fā)光更強(qiáng)，說明樣品中較大比例的Dy3+離子占據(jù)了基質(zhì)中的非反演對稱格位[21].隨著Dy注入劑量的提升，沒有觀察到新的發(fā)光峰出現(xiàn)，各發(fā)光峰峰形沒有發(fā)生變化.2.2 Dy3+,Eu3+共摻雜AlN


本文編號：3345130