纳米SiC薄膜发光特性及其等离激元增强

【摘要】：本工作采用螺旋波等离子体增强化学气相沉积技术,在单晶Si及石英衬底上制备了纳米SiC薄膜。通过原子力显微镜、X射线衍射谱、傅立叶变换红外吸收光谱、紫外一可见透射光谱、光致发光谱等技术手段,对所制备薄膜的成分、微观结构、光学带隙及发光等特性进行了表征和分析,研究了衬底温度对薄膜的微结构,尤其是对发光特性的影响。微结构特征分析结果表明,薄膜整体呈现为典型的非晶基质中镶嵌纳米晶态SiC的结构。衬底温度升高,纳米SiC粒子的尺寸逐渐变小,粗糙度逐渐变大,薄膜中晶态SiC的比例增加。光吸收和发光特性分析显示,薄膜的光学带隙和结构有序度提高,光致发光峰位随衬底温度升高呈现蓝移趋势,表现为较强的量子限制效应发光。 依据金属颗粒表面等离激元共振理论,采用磁控溅射技术在康宁玻璃衬底上制备了不同厚度的纳米银样品。结果发现,随着银膜有效厚度的增加,纳米银粒子尺寸增大,表面等离激元共振吸收峰位红移,实现了在可见—近红外波长范围的变化。 采用螺旋波等离子体增强化学气相沉积技术及磁控溅射技术实现了典型SiC/a-SiNX/Ag多层膜的制备,对纳米SiC薄膜发光的表面等离激元增强特性进行了分析,结果发现等离激元激发存在吸收增强、Purcel增强和腔模的干涉效应增强,仅在三者相干增强区域才观察到薄膜发光的等离激元增强现象。