【ZnO 物理特性和功能器件測試方案】第九屆全國氧化鋅學術會

 

ZnO 具有優異的紫外發光、激射、光響應等功能特性,是固態光源和電力電 子、微波射頻器件的理想材料之一。經過全球眾多科學家的不懈研究,人們對 ZnO 半導體的光、電、磁及壓電等特性有了深刻的理解,在紫外發光器件、紫外 激光器件、紫外光電探測器件、壓電器件、太陽能電池等領域的研究不斷取得重要進展,特別是ZnO基透明導電膜、薄膜晶體管已經在光電子領域大規模工業應用,在環境、生物、醫學領域也呈現了巨大的應用前景。
 
全國氧化鋅學術會議是由中國物理學會發光分會主辦的專注 ZnO 科學研究進展交流的全國性重要會議,每兩年舉辦一次。
 
第九屆全國氧化鋅學術會議將由東南大學、江蘇科技大學聯合承辦,研究 ZnO 物理特性和功能器件應用方面的關鍵問題,展示我國 ZnO 研究領域的研究成果,為相關科技工作者提供一個學術和技術交流的平臺。卓立漢光致力于為實驗室提供一站式光電儀器系統解決方案,應邀參加該展會,
此文細說“卓立漢光能夠為ZnO 物理特性和功能器件應用提供哪些測試方案”?
 

 
 

會議名稱:第九屆全國氧化鋅學術會議
日期:2019年4月12-14日
地點:江蘇省鎮江市九華錦江國際大酒店
鎮江市潤州區南徐大道66號,近九華山路。


測試方案
 
ZnO微米管的PL光譜測試研究
 
ZnO是一種兩性白色氧化物(俗稱鋅白),纖鋅礦結構ZnO穩定,因此較為常見。如圖1所示,纖鋅礦結構的ZnO有中心對稱性但沒有軸對稱性,在晶體表面因斷面而出現懸空鍵。ZnO晶體表面斷面的特性對晶體的整體性質影響微隨其尺寸的減小不斷增加,甚至完全改變晶體本身原來的屬性。因此通過控制氧化鋅的結構,如尺寸、形貌或表面晶面取向、表面成分、表面電荷等,可以大幅度地調節或改變氧化鋅的性質特性,從而獲得應用所需要的發光、熒光增強、鐵磁性、催化性能等,其中微米尺寸的ZnO因其在發光、光催化、傳感器等領域表現出來的獨特性質而備受關注。


圖1 ZnO纖鋅礦結構


作為第三代半導體材料的典型代表,GaN藍光材料一直是近年來研究的熱點。ZnO和GaN同為穩定的六角纖鋅礦結構,室溫下的禁帶寬度為3.37eV,激子束縛能高達60meV,即使在室溫甚至高于室溫下也能實現高效的激子發射。因而,ZnO成為制備紫外發光器件(LEDs)、紫外激光器(LDs)等短波長光發射器件的主要候選材料。圖2和圖3為不同條件下制備的ZnO微米管的PL光譜,測試儀器采用北京卓立漢光自主研發生產的Flex One“微光”系列顯微光致發光光譜儀,激發光源選用325nm HeCd激光器。
 


圖2 ZnO微米管不同位置PL的光譜,插圖為ZnO微米管斷裂處的顯微成像

 

圖3 不同尺寸ZnO微米管的PL譜

圖2中(a)為ZnO微米管中部的PL光譜,(b)為微米管斷口處的PL光譜;圖3為不同尺寸微米管的PL光譜(a<b<c<d)。ZnO在紫外區具有優異的發光性能,近帶邊紫外發光特性的研究一直是人們關注的熱點。對于ZnO豐富的近帶邊發光,人們尚缺乏統一的認識。在380nm左右的紫外發射峰對應于ZnO的帶邊躍遷的自由激子復合;392nm左右的發射峰屬于帶間輻射躍遷的結果;450~650nm的可見光區域也有一強度很弱且寬的發射峰,該發射峰對應于ZnO的表面氧缺陷,PL峰強度越強,代表氧缺陷濃度越高[1, 2]。

PL光譜是一種非破壞性的、高靈敏度的分析方法,是半導體材料研發和生產過程中的一種常規測試手段,可以檢測半導體的本征發光,檢測半導體材料由于摻雜、生產工藝等條件引起的缺陷發光,探討半導體形貌和尺寸對其發光特性的影響,為半導體在光子晶體、催化、傳感和染料敏化太陽能電池等領域的應用提供理論指導。

產品推薦
 
Flex One 顯微光致發光光譜儀

 

光致發光(photoluminescence) 即PL,是用紫外、可見或紅外輻射激發發光材料而產生的發光,在半導體材料的發光特性測量應用中通常是用激光(波長如325nm、532nm、785nm 等)激發材料(如GaN、ZnO、GaAs 等)產生熒光,通過對其熒光光譜(即PL 譜)的測量,分析該材料的光學特性,如禁帶寬度等。光致發光可以提供有關材料的結構、成分及環境原子排列的信息,是一種非破壞性的、高靈敏度的分析方法,因而在物理學、材料科學、化學及分子生物學等相關領域被廣泛應用。     
 
傳統的顯微光致發光光譜儀都是采用標準的顯微鏡與熒光光譜儀的結合,但是傳統的顯微鏡在材料的PL 譜測量中,存在很大的局限性,比如無法靈活的選擇實驗所需的激光器(特別對于UV 波段的激光器,沒有足夠適用的配件),無法方便的與超低溫制冷機配合使用,采用光纖作為光收集裝置時耦合效率太低等等問題,都是采用標準顯微鏡難以回避的問題。     
 
北京卓立漢光儀器有限公司結合了公司十余年熒光光譜儀和光譜系統的設計經驗和普遍用戶的實際需求,推出了“Flex One( 微光)”系列顯微光致發光光譜儀,有效的解決了上述問題,是目前市場上具性價比的的顯微PL 光譜測量的解決方案。
 

性能特點:

● 一體化的光學調校 
整機設計,結構穩固,光路穩定,確保高效性和易用性 
● 簡單易用的雙樣品光路設計 
可隨意在水平和垂直光路上進行切 換,適用于各種常見的樣品夾具 
● 超寬光譜范圍**200nm-2500nm 
● 視頻監視光路  
通過監視器,查找微米級樣品,可供精確調整,定位測試樣品點 
● 多種激發波長可選** 
266nm,325nm,405nm,442nm,473nm,532nm,633nm,785nm等
● 自動mapping功能可選* 
50mm×50mm標準測量區間,可定制特殊規格,步進精度1μm 特殊規格
● 電致發光(EL)功能可選*
● 顯微拉曼光譜測量功能可選*
● 超低溫測量附件可選* 可配置多種低溫樣品臺
 *選配項,請詳細咨詢; **需根據實際需要進行配置確定。
 

系統組成

● 激發光源部分:紫外-近紅外波段各種波長激光器 
● 顯微光路部分:優化設計的專用型顯微光路
● 光譜采集部分:影像校正光譜和高靈敏型科學級CCD或單點探測器和數據采集器 
● 樣品臺支架部分:xyz三維可調樣品臺(手動或自動)、超低溫樣品臺
 

更多推薦
 

化合物官能團分析 、分子動力學研究 、碳纖維/碳納米管拉曼光譜分析 、表面分析\單層薄膜分析、聚合物組織結構分析、細胞組織研究、刑偵鑒定、考古學、地質學等多學科領域。

 

SmartFluo-QY穩態熒光光譜儀

 
SmartFluo-QY是卓立漢光公司第一臺基于單光子計數技術的一體式穩態熒光光譜儀。SmartFluo-QY經過了卓立漢光近20年的光學系統優化設計,并采用了“單光子計數器”作為數據采集裝置,具備了對極微弱熒光信號的探測能力,通過純水拉曼測試信噪比可達到3000:1以上。SmartFluo-QY可以實現寬光譜探測范圍,能夠滿足包括物理、化學、生物學、醫學、半導體材料學、環境學等各種科研及工業應用的熒光測量要求。

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