掺铒富硅二氧化硅的结构、电学及光学性质与钼（100）表面外延生长氧化镁（100）薄膜上淀积钯与水反应的研究

摘要

本文主要研究了金属蒸发真空(MEVVA)离子源制备的掺铒富硅二氧化硅的结构、电学和光学性能和利用分子束外延(MBE)生长的掺铒多层膜结构及其发光特性。另外，钼(100)表面外延生长氧化镁(100)薄膜上淀积钯与水反应也是研究的一部分。本文的第一部分主要集中在掺铒富硅二氧化硅的结构、电学和光学性能的研究。在第三章，我们利用MEVVA离子源制备了高浓度掺铒富硅二氧化硅发光薄膜。在第四章，本文研究了在不同参数条件下的掺铒富硅二氧化硅发光特性。第五章讨论了掺铒富硅二氧化硅在可见区和近红外区的发光相关性。在激光泵浦下，掺铒富硅二氧化硅中纳米硅产生的激子与Er产生强耦合得到证实。在高掺杂铒浓度下，主要铒的激活过程式是通过纳米硅产生的激子的Auger过程把能量传递给Er3+，激发态Er3+辐射跃迁从而产生1.54μm光发射。在第六章设计、制备和测试了MBE生长的掺铒硅多层膜。此薄膜由(Er,O)共掺硅层和掺氧硅层交替而成。发光测试表明，掺铒硅多层膜中产生一个尖锐的强1.54μm光发射，显示弱的温度猝灭行为。这被解释为在掺氧硅层中产生的激子通过隧穿过程把能量传递给(Er,O)共掺硅层中的Er，从而1.54μm光发射增强。最后部分，我们利用HREELS、UPS和LEED等手段研究了在Mo(100)表面外延MgO(100)薄膜上淀积不同量的Pd对其水的吸附的影响。结果表明，Pd的存在，MgO(100)表面对水的吸附明显增强，即使在低暴露量下(例如0.01L的水)水的多层膜结构也容易在其表面形成。另外，水在Pd淀积的MgO(100)表面分裂的OH基在实验中观测到。

目录

文摘

英文文摘

Chapter 1 General Introduction

§ 1.1 Research background

§ 1.1.1 Erbium doped silicon based optoelectronic materials

§ 1.1.2 The interaction of water with metal oxides

§ 1.2 This thesis

References

Chapter 2 Experimental Techniques and Characterization Methods

§2.1 Introduction

§2.2 Experimental equipments

§2.3 Experimental details

§2.4 Characterization methods

References

Chapter 3 Erbium-doped Silicon-rich Silicon Dioxide Thin Films on Silicon Fabricated by Metal Vapor Vacuum Arc Ion Source Implantation

§3.1 Introduction

§3.2 Experiment

§3.3 Results and discussion

§3.4 Conclusions

References

Chapter 4 Optical Properties from Erbium-doped Silicon-rich Silicon Dioxide Thin Films

§4.1 Introduction

§4.2 Experiment

§4.3 Results and discussion

§4.4 Conclusions

References

Chapter 5 Energy Transfer Processes in Erbium-doped Silicon Dioxide Thin Films with Silicon Nanocrystals

§5.1 Introduction

§5.2 Experiment

§5.3 Results and discussion

§5.4 Conclusions

References

Chapter 6 Erbium-doped Silicon Multilayers Fabricated by Molecular Beam Epitaxy

§6.1 Introduction

§6.2 Experiment

§6.3 Results and discussion

§6.4 Conclusions

References

Chapter 7 Reactivity of Water with Pd-deposited MgO(100) Thin Films on Mo(100)

§7.1 Introduction

§7.2 Experiment

§7.3 Results and discussion

§7.4 Conclusions

References

List of Publications

Acknowledgments

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