高温退火对MgO晶体光致发光特性的影响
MgO是宽禁带在7.8eV左右的半导体材料,可在室温下实现受激发射，但是,此半导体有间接带隙,所以效率不高。因此,如何改善发光特性,调整发光峰位以及提高发光效率一直以来都是科学家研究的热点。本文是利用自行搭建的实验平台测试了高纯MgO晶体和Sc掺杂MgO晶体的紫外光致发光光谱，并研究了不同温度退火条件下Sc掺杂MgO晶体的光致发光光谱，通过高斯分解实现了Sc掺杂MgO晶体中F色心和F+色心的定位。这个说明在高温退火处理的情况下，MgO晶体表面的污染能够有效的减少，进而提高晶体的光电活性；Sc掺杂导致MgO晶体可见光发射区域的蓝移和增强，其中F+色心对于温度的依赖性较强。
关键词 :MgO晶体 Sc掺杂 光致发光光谱 色心 M00050
Abstract
MgO is a wide bandgap semiconductor material about 7.8eV can be realized by stimulated emission at room temperature, however,this has an indirect bandgap semiconductor,it is not efficient.Therefore, how to improve the emission characteristics,adjusting and improving the luminescence peak luminous efficiency has always been a hot research scientists.UV luminescence spectra of high purity MgO crystals and Sc doping MgO crystals were tested by self-built experiment platform,then we tested photo luminescence spectra of Sc doping crystals after different annealing temperature,F color center and F+ color center of crystals were located by Gauss decomposition.The explanation in the case of ht annealing, thereby increasing the optical activity of the crystal;Sc doping leads to the enhancement and blue shift of visible light emission region in crystal,wherein F+ color center has more strong temperature dependence.
Keywords :MgO crystals;Sc doping;Photo luminescence spectra;Color center
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1. 引言 1
1.1 课题研究背景 1
1.2 氧化镁的物理性质 1
1.3 课题主要内容 3
2. MgO光致发光的理论模型 5
2.1 光致发光理论 5
2.2 MgO的能带模型 6
3. MgO光致发光光谱的测试 7
3.1 MgO的表征方法 7
3.1.1 X射线衍射（XRD） 7
3.1.2 扫描式电子显微镜（SEM） 9
3.2 MgO光致发光的测试 11
3.2.1 设备及过程 11
3.2.2 结果与分析 13
4. 高温退火对MgO光致光谱的影响 16
4.1 高温退火的影响 16
4.2 高斯分解与色心定位 17
5. 结束语 20
参考文献 21
致谢 22
2.1 光致发光理论
光致发光是半导体的一种发光机制，利用光照射在材料上，其电子吸收能量，就是吸收光子而跃迁到一个较高的高能级，由于高能级的激发态电子是不稳定的，所以在很短的时间里必然会回落到低能级，然后又回落到基态，同时伴随着能级差的能量，即光照射时吸收的能量，以光的形式释放出来。这样的一个过程就称为光致发光。
X射线衍射（XRD）
X射线是一种电磁波，波长很短，只有二十到零点零六。具有一定的穿透能力，并能使荧光物质发光的作用，当然也可以使照相乳胶感光和气体电离。在用电子束轰击金属“靶”能够产生很多X射线,在这些射线中特定波长的X射线，称为特征（或标识）X射线。
原子内层电子在高速运动电子的轰击情况下，就会发生跃迁现象，进而有光辐射，这些就是X射线。在这些射线大体上分为连续X射线和特征X射线。作X光的光栅可以利用晶体，这些大量的原子、离子或分子等粒子由于相干，相干散射会产生，进而发生光的干涉。在干涉作用下，散射的X射线的强度要么增强要么就会减弱。在这些粒子的散射波相互干涉，彼此重叠，就会产生光束，光束中束强度最大值被称为X射线的衍射线。
设备及过程
实验选取烧结工艺制成的高纯多晶MgO和Sc掺杂多晶MgO为样品，XRD测试由日本理学公司生产的D/max 2500VL/PC测试得到。
退火处理采用加热炉分别加热到150℃、450℃、800℃，分别在各温度保温30分钟后降温至室温，然后利用浙大三色公司光致发光测试平台进行光致发光光谱测试，Xe灯激发波长为147nm，光谱测试采用HR4000型分光光度计。
所用仪器：
根据能量的高低，我们可以把激发态分为三个区域。 查看完整请+Q:351916072获取
关键词 :MgO晶体 Sc掺杂 光致发光光谱 色心 M00050
Abstract
MgO is a wide bandgap semiconductor material about 7.8eV can be realized by stimulated emission at room temperature, however,this has an indirect bandgap semiconductor,it is not efficient.Therefore, how to improve the emission characteristics,adjusting and improving the luminescence peak luminous efficiency has always been a hot research scientists.UV luminescence spectra of high purity MgO crystals and Sc doping MgO crystals were tested by self-built experiment platform,then we tested photo luminescence spectra of Sc doping crystals after different annealing temperature,F color center and F+ color center of crystals were located by Gauss decomposition.The explanation in the case of ht annealing, thereby increasing the optical activity of the crystal;Sc doping leads to the enhancement and blue shift of visible light emission region in crystal,wherein F+ color center has more strong temperature dependence.
Keywords :MgO crystals;Sc doping;Photo luminescence spectra;Color center
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1. 引言 1
1.1 课题研究背景 1
1.2 氧化镁的物理性质 1
1.3 课题主要内容 3
2. MgO光致发光的理论模型 5
2.1 光致发光理论 5
2.2 MgO的能带模型 6
3. MgO光致发光光谱的测试 7
3.1 MgO的表征方法 7
3.1.1 X射线衍射（XRD） 7
3.1.2 扫描式电子显微镜（SEM） 9
3.2 MgO光致发光的测试 11
3.2.1 设备及过程 11
3.2.2 结果与分析 13
4. 高温退火对MgO光致光谱的影响 16
4.1 高温退火的影响 16
4.2 高斯分解与色心定位 17
5. 结束语 20
参考文献 21
致谢 22
2.1 光致发光理论
光致发光是半导体的一种发光机制，利用光照射在材料上，其电子吸收能量，就是吸收光子而跃迁到一个较高的高能级，由于高能级的激发态电子是不稳定的，所以在很短的时间里必然会回落到低能级，然后又回落到基态，同时伴随着能级差的能量，即光照射时吸收的能量，以光的形式释放出来。这样的一个过程就称为光致发光。
X射线衍射（XRD）
X射线是一种电磁波，波长很短，只有二十到零点零六。具有一定的穿透能力，并能使荧光物质发光的作用，当然也可以使照相乳胶感光和气体电离。在用电子束轰击金属“靶”能够产生很多X射线,在这些射线中特定波长的X射线，称为特征（或标识）X射线。
原子内层电子在高速运动电子的轰击情况下，就会发生跃迁现象，进而有光辐射，这些就是X射线。在这些射线大体上分为连续X射线和特征X射线。作X光的光栅可以利用晶体，这些大量的原子、离子或分子等粒子由于相干，相干散射会产生，进而发生光的干涉。在干涉作用下，散射的X射线的强度要么增强要么就会减弱。在这些粒子的散射波相互干涉，彼此重叠，就会产生光束，光束中束强度最大值被称为X射线的衍射线。
设备及过程
实验选取烧结工艺制成的高纯多晶MgO和Sc掺杂多晶MgO为样品，XRD测试由日本理学公司生产的D/max 2500VL/PC测试得到。
退火处理采用加热炉分别加热到150℃、450℃、800℃，分别在各温度保温30分钟后降温至室温，然后利用浙大三色公司光致发光测试平台进行光致发光光谱测试，Xe灯激发波长为147nm，光谱测试采用HR4000型分光光度计。
所用仪器：
根据能量的高低，我们可以把激发态分为三个区域。 查看完整请+Q:351916072获取
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