專利名稱：一種增強(qiáng)氧化鋅薄膜發(fā)光的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及增強(qiáng)氧化鋅薄膜發(fā)光的方法。
技術(shù)背景氧化鋅是一種重要的直接寬禁帶半導(dǎo)體材料，室溫下其禁帶寬度為3.37eV。 它是一種原料豐富、成本低廉、無毒無污染的環(huán)保型材料。和寬禁帶半導(dǎo)體氮 化稼(GaN)相比，氧化鋅具有更高的激子束縛能，因此氧化鋅具有更高的藍(lán)光 發(fā)射效率。近年來，氧化鋅作為優(yōu)異的發(fā)光材料而備受關(guān)注。局域表面等離子體是指局域在金屬納米粒子附近的電荷密度振蕩。當(dāng)入射 電磁場(光)與等離子體頻率發(fā)生共振激發(fā)，可產(chǎn)生強(qiáng)烈的消光(吸收和散射) 或局部電磁場的增強(qiáng)。到目前為止，金屬納米顆粒的表面等離子共振效應(yīng)在光 傳輸、光發(fā)射、局域場增強(qiáng)、生物傳感等方面得到了越來越廣泛的應(yīng)用，其中 局域場增強(qiáng)的應(yīng)用主要包括增強(qiáng)拉曼散射和光發(fā)射。銀由于具有小的歐姆損失 而在增強(qiáng)光發(fā)射方面具有更大的優(yōu)勢。最近，有研究者將銀(Ag)納米粒子用 于增強(qiáng)半導(dǎo)體納米材料的發(fā)光，取得了一定效果。但是，由于銀納米粒子表面 等離子體吸收、散射與顆粒的形狀、尺寸和周圍介質(zhì)有關(guān)，而且光的增強(qiáng)依賴 于銀納米粒子的消光共振波長相對于發(fā)光波長的位置，因此，Ag納米粒子增強(qiáng) 發(fā)光需要控制許多因素，如果控制不當(dāng)，反而會引起光的淬滅。進(jìn)一步地，利 用Ag納米粒子增強(qiáng)氧化鋅薄膜發(fā)光還沒有實現(xiàn)。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提出一種用銀納米粒子增強(qiáng)氧化鋅薄膜發(fā)光的方法。 本發(fā)明提出的增強(qiáng)氧化鋅薄膜發(fā)光的方法，具體步驟如下 將已生長有氧化鋅薄膜的石英基底放入直流反應(yīng)磁控濺射裝置的反應(yīng)室 中，反應(yīng)室真空度抽到5xl(^Pa，加熱基底，使基底溫度為200。C，以氬氣為濺 射氣氛通入反應(yīng)室，控制流量為30sccm，在10Pa壓強(qiáng)下，以純銀為靶材，在氧 化鋅薄膜表面濺射生長銀納米粒子層，濺射電流和功率分別為0.2八和60 ，濺 射時間控制在20s-85s。本發(fā)明中，銀的純度在99.99%以上。本發(fā)明通過控制濺射時間范圍在20-85秒，得到一定尺寸、形狀的銀納米粒 子，最終使得ZnO薄膜發(fā)光增強(qiáng)。 本發(fā)明的有益效果在于采用本發(fā)明可以增強(qiáng)氧化鋅薄膜的發(fā)光效率，方法簡單，整個發(fā)光體系結(jié) 構(gòu)簡易，而且發(fā)光增強(qiáng)可通過濺射時間來控制，并且可同時實現(xiàn)氧化鋅薄膜的 帶間發(fā)光增強(qiáng)和缺陷發(fā)光淬滅，可以用于增強(qiáng)氧化鋅等發(fā)光材料的發(fā)光強(qiáng)度。


圖1是整個發(fā)光體系的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是沉積在氧化鋅薄膜表面的銀納米粒子的掃描電鏡(SEM)圖；圖3是濺射不同時間的銀納米粒前后的氧化鋅薄膜發(fā)光譜，其中，曲線1為濺射銀之前的氧化鋅薄膜發(fā)光譜；曲線2為濺射銀20s的氧化鋅薄膜發(fā)光譜;曲線3為濺射銀60s的氧化鋅薄膜發(fā)光譜；曲線4為濺射銀85s的氧化鋅薄膜發(fā)光譜。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明。參照圖1，整個發(fā)光體系自下而上包括石英基底、氧化鋅薄膜層和銀納米粒 子層三個部分。 實施例1:采取如下步驟將已生長有氧化鋅薄膜的石英基底放入直流磁控濺射裝置 的反應(yīng)室中，反應(yīng)室真空度抽至5xl0^Pa，加熱基底，使基底溫度為200。C，之 后通入氬氣作為保護(hù)氣體，氣流量控制在30sccm,反應(yīng)室氣壓調(diào)整為10Pa，以 純度為99.99%的銀為靶材，進(jìn)行濺射沉積，濺射電流和功率分別控制在0.2A和 60W，濺射時間為20s。實施例2:步驟同實施例l，區(qū)別在于濺射時間為60s。 實施例3:步驟同實施例l，區(qū)別在于濺射時間為85s。本發(fā)明沉積在氧化鋅薄膜表面的銀納米粒子呈扁球形(如圖2所示)。圖3給出了濺射不同時間的銀納米粒子前后的氧化鋅薄膜的熒光光譜。由圖可見，濺射時間在20s-85s范圍內(nèi)，氧化鋅薄膜的帶間發(fā)光都可以得到增強(qiáng)，最多可增強(qiáng)3倍，而缺陷發(fā)光有了一定的淬滅。
權(quán)利要求
1. 一種增強(qiáng)氧化鋅薄膜發(fā)光的方法，其特征是步驟如下將已生長有氧化鋅薄膜的石英基底放入直流反應(yīng)磁控濺射裝置的反應(yīng)室中，反應(yīng)室真空度抽到5×10-3Pa，加熱基底，使基底溫度為200℃，以氬氣為濺射氣氛通入反應(yīng)室，控制流量為30sccm，在10Pa壓強(qiáng)下，以純銀為靶材，在氧化鋅薄膜表面濺射生長銀納米粒子層，濺射電流和功率分別為0.2A和60W，濺射時間控制在20s-85s。
全文摘要
本發(fā)明公開的增強(qiáng)氧化鋅薄膜發(fā)光的方法，采用的是在氧化鋅薄膜上磁控濺射生長銀納米粒子。其制備是將已生長有氧化鋅薄膜的石英基底放入直流反應(yīng)磁控濺射裝置的反應(yīng)室中，利用直流磁控濺射在氧化鋅薄膜上沉積銀納米粒子。采用本發(fā)明可以增強(qiáng)氧化鋅薄膜的發(fā)光效率，方法簡單，整個發(fā)光體系結(jié)構(gòu)簡易，而且發(fā)光增強(qiáng)可通過濺射時間來控制，并且可同時實現(xiàn)帶間發(fā)光增強(qiáng)和缺陷發(fā)光淬滅，可以被用作增強(qiáng)氧化鋅等發(fā)光材料的發(fā)光強(qiáng)度。
文檔編號C23C14/54GK101270468SQ20081006149
公開日2008年9月24日 申請日期2008年5月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月5日
發(fā)明者李東升, 楊德仁, 程培紅 申請人:浙江大學(xué)