刘金金, 徐明祥

(东南大学 物理系， 江苏 南京 211189)



氧化硅薄膜中掺杂Tb3+离子的发光敏化

刘金金*, 徐明祥

(东南大学 物理系， 江苏 南京 211189)

采用溶胶-凝胶法在硅片上制备了掺杂稀土离子Tb3+的SiO2薄膜，并用荧光分析方法研究了薄膜的发光特性，对发光效果的提升途径做了探索和分析。在245 nm波长的激发下，能够观察到Tb3+的5D4-7FJ(J=6，5，4，3)的跃迁发射峰。对于Tb3+离子的高浓度掺杂体系，在掺入富Si或Al3+离子后，浓度猝灭效应能得到明显改善。同时掺入两种激活剂的样品发光强度较只掺Al3+的样品大了近一倍。此外，氩气氛退火引入氧空位缺陷也能使样品的发光强度有较大提升，氩气氛退火的最佳温度为1 200 ℃。

Tb3+； 硅基材料； 荧光分析法； 溶胶凝胶法

1 引 言

硅基发光材料对于光电集成的重要性使其成为当下的研究热点[1-2]。但是，纯净的硅是间接带隙结构，复合跃迁需要声子的参与，发光效率极低。学者们近些年做了许多探索并取得显著进展，如在结构中利用纳米尺寸产生量子限制效应，引入氧空位缺陷以及掺杂稀土元素引入新的发光中心等[3-5]。

稀土被誉为高技术材料的宝库、高新技术的摇篮[6]，是我国重要的战略资源。稀土元素独特的4f轨道的不同能级间跃迁可产生丰富的吸收和发射光谱。稀土发光材料具有发光谱带窄、色纯度高、发射波长分布区域宽、荧光寿命从纳秒跨越到毫秒达6个数量级、物理和化学性质稳定等许多优点[7-8]。目前稀土发光材料已成为稀土高技术开发的首要领域，其总用量虽不及稀土消费总量的4%，但产值却占了稀土应用市场总销售额的41%，是稀土行业最热门的产业[9]。……