范志东，周子淳，刘 绰，马 蕾*，彭英才

1. 河北大学物理科学与技术学院，河北 保定 071002

2. 河北大学电子信息工程学院，河北 保定 071002

Tb掺杂Si纳米线的光致发光特性

范志东1，周子淳2，刘 绰2，马 蕾2*，彭英才2

1. 河北大学物理科学与技术学院，河北 保定 071002

2. 河北大学电子信息工程学院，河北 保定 071002

以金属Au-Al为催化剂，在温度为1 100 ℃，N2气流量为1 500 sccm、生长时间为30 min，从Si(100)衬底上直接生长了直径约为50～120 nm、长度为数百纳米的高密度、大面积的Si纳米线。然后，利用Tb2O3在不同温度(1 000～1 200 ℃)、掺杂时间(30～90 min)和N2气流量(0～1 000 sccm)等工艺条件下对Si纳米线进行了Tb掺杂。最后，对Si(100)衬底进行了Tb掺杂对比。室温下，利用荧光分光光度计(Hitachi F-4600) 测试了Tb掺杂Si纳米线的光致发光特性。实验研究了不同掺杂工艺参数(温度、时间和N2气流量)对Tb3+绿光发射的影响。根据Tb3+能级结构和跃迁特性对样品的发射光谱进行了分析。结果表明，在温度为1 100 ℃，N2气流量为1 500 sccm、时间为30 min等条件下制备的Si纳米线为掺杂基质，Tb掺杂温度为1 100 ℃，N2气流量为1 000 sccm、光激发波长为243 nm时，获得了最强荧光发射，其波长为554 nm(5D4→7F5)，同时还出现强度相对较弱的494 nm(5D4→7F6)，593 nm(5D4→7F4)和628 nm(5D4→7F3)三条谱带。Tb掺杂的体Si衬底在波长554 nm处仅有极其微弱的光致发光峰。

Si纳米线; Tb掺杂; 光致发光

引 言

Tb3+发射的荧光具有精细的荧光激发光谱和发射光谱，发光色纯度高，发光强度大而成为绿光材料的研究焦点[1-5]。潘孝军等[6]采用氨还原方法制备了尺寸为20 nm的GaN∶Tb纳米颗粒，室温下测试了其光致发光特性，获得了Tb3+在可见光区(位于493.9, 551.2, 594.4和630.1 nm)的本征发光。Muyasier等[7]利用VUV-UV光源激发Tb3+掺杂的Na8Al6Si6O24Cl2，获得了541 nm的绿光。彭爱华等[8]利用电化学方法对多孔硅进行了Tb3+，Gd3+掺杂，结果指出，Tb掺杂明显增强了多孔硅的发光强度。……