CN101270468A - 一种增强氧化锌薄膜发光的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开的增强氧化锌薄膜发光的方法，采用的是在氧化锌薄膜上磁控溅射生长银纳米粒子。其制备是：将已生长有氧化锌薄膜的石英基底放入直流反应磁控溅射装置的反应室中，利用直流磁控溅射在氧化锌薄膜上沉积银纳米粒子。采用本发明可以增强氧化锌薄膜的发光效率，方法简单，整个发光体系结构简易，而且发光增强可通过溅射时间来控制，并且可同时实现带间发光增强和缺陷发光淬灭，可以被用作增强氧化锌等发光材料的发光强度。

Description

一种增强氧化锌薄膜发光的方法

技术领域

本发明涉及增强氧化锌薄膜发光的方法。

背景技术

氧化锌是一种重要的直接宽禁带半导体材料，室温下其禁带宽度为3.37eV。它是一种原料丰富、成本低廉、无毒无污染的环保型材料。和宽禁带半导体氮化稼(GaN)相比，氧化锌具有更高的激子束缚能，因此氧化锌具有更高的蓝光发射效率。近年来，氧化锌作为优异的发光材料而备受关注。

局域表面等离子体是指局域在金属纳米粒子附近的电荷密度振荡。当入射电磁场(光)与等离子体频率发生共振激发，可产生强烈的消光(吸收和散射)或局部电磁场的增强。到目前为止，金属纳米颗粒的表面等离子共振效应在光传输、光发射、局域场增强、生物传感等方面得到了越来越广泛的应用，其中局域场增强的应用主要包括增强拉曼散射和光发射。银由于具有小的欧姆损失而在增强光发射方面具有更大的优势。最近，有研究者将银(Ag)纳米粒子用于增强半导体纳米材料的发光，取得了一定效果。但是，由于银纳米粒子表面等离子体吸收、散射与颗粒的形状、尺寸和周围介质有关，而且光的增强依赖于银纳米粒子的消光共振波长相对于发光波长的位置，因此，Ag纳米粒子增强发光需要控制许多因素，如果控制不当，反而会引起光的淬灭。进一步地，利用Ag纳米粒子增强氧化锌薄膜发光还没有实现。

发明内容

本发明的目的是提出一种用银纳米粒子增强氧化锌薄膜发光的方法。

本发明提出的增强氧化锌薄膜发光的方法，具体步骤如下：

将已生长有氧化锌薄膜的石英基底放入直流反应磁控溅射装置的反应室中，反应室真空度抽到5×10^-3Pa，加热基底，使基底温度为200℃，以氩气为溅射气氛通入反应室，控制流量为30sccm，在10Pa压强下，以纯银为靶材，在氧化锌薄膜表面溅射生长银纳米粒子层，溅射电流和功率分别为0.2A和60W，溅射时间控制在20s-85s。

本发明中，银的纯度在99.99％以上。

本发明通过控制溅射时间范围在20-85秒，得到一定尺寸、形状的银纳米粒子，最终使得ZnO薄膜发光增强。

本发明的有益效果在于：

采用本发明可以增强氧化锌薄膜的发光效率，方法简单，整个发光体系结构简易，而且发光增强可通过溅射时间来控制，并且可同时实现氧化锌薄膜的带间发光增强和缺陷发光淬灭，可以用于增强氧化锌等发光材料的发光强度。

附图说明

图1是整个发光体系的结构示意图；

图2是沉积在氧化锌薄膜表面的银纳米粒子的扫描电镜(SEM)图；

图3是溅射不同时间的银纳米粒前后的氧化锌薄膜发光谱，其中，曲线1为溅射银之前的氧化锌薄膜发光谱；曲线2为溅射银20s的氧化锌薄膜发光谱；曲线3为溅射银60s的氧化锌薄膜发光谱；曲线4为溅射银85s的氧化锌薄膜发光谱。

具体实施方式

以下结合附图进一步说明本发明。

参照图1，整个发光体系自下而上包括石英基底、氧化锌薄膜层和银纳米粒子层三个部分。

实施例1：

采取如下步骤：将已生长有氧化锌薄膜的石英基底放入直流磁控溅射装置的反应室中，反应室真空度抽至5×10^-3Pa，加热基底，使基底温度为200℃，之后通入氩气作为保护气体，气流量控制在30sccm，反应室气压调整为10Pa，以纯度为99.99％的银为靶材，进行溅射沉积，溅射电流和功率分别控制在0.2A和60W，溅射时间为20s。

实施例2：

步骤同实施例1，区别在于溅射时间为60s。

实施例3：

步骤同实施例1，区别在于溅射时间为85s。

本发明沉积在氧化锌薄膜表面的银纳米粒子呈扁球形(如图2所示)。

图3给出了溅射不同时间的银纳米粒子前后的氧化锌薄膜的荧光光谱。由图可见，溅射时间在20s-85s范围内，氧化锌薄膜的带间发光都可以得到增强，最多可增强3倍，而缺陷发光有了一定的淬灭。

Claims (1)

1.一种增强氧化锌薄膜发光的方法，其特征是步骤如下：

将已生长有氧化锌薄膜的石英基底放入直流反应磁控溅射装置的反应室中，反应室真空度抽到5×10^-3Pa，加热基底，使基底温度为200℃，以氩气为溅射气氛通入反应室，控制流量为30sccm，在10Pa压强下，以纯银为靶材，在氧化锌薄膜表面溅射生长银纳米粒子层，溅射电流和功率分别为0.2A和60W，溅射时间控制在20s-85s。

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