研究目的
确定单层和多层结构中硅纳米晶体（Si NCs）的吸收截面（ACS），这些结构具有可变的氧化层厚度和温度，并分析其对这些参数的依赖性。
研究成果
硅纳米晶体的ACS随势垒厚度增加和温度降低而减小。约1.6纳米的最优势垒厚度可使PL强度产率达到最大值。这种变化归因于缺陷态的改变、纳米晶层间能量转移效率的变化，以及低温下的声子占据和带隙展宽。ACS并非独立于实验条件，这凸显了光电器件应用中精确控制参数的必要性。
研究不足
该模型假设为准二能级系统，并因俄歇复合效应而忽略更高激发态。其仅在低激发条件下成立，以避免双激发的影响。俄歇寿命不易确定且变化范围较大。拟合模型可能无法完美捕捉复杂的衰减动力学，且在极低激发功率下ACS的测定存在噪声。70K以下的温度效应主要由辐射过程主导，而低温下向对数正态依赖关系的转变尚需验证。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用基于调制泵浦下激发强度依赖性光致发光（PL）动力学分析的光致发光调制技术。使用准二能级系统模型描述硅纳米晶体的光学动力学，包含基态、单激发态和双激发态的微分方程。通过该模型推导的方程确定激活载流子浓度（ACS）。
2：样品选择与数据来源：
在熔融石英衬底上通过等离子体增强化学气相沉积（PECVD）制备了具有不同SiO2势垒厚度（1、1.6、2.2、2.8 nm）的多层（ML）样品及单层（SL）样品，随后进行退火和钝化处理。对样品进行了结构和光学表征。
3：8 nm）的多层（ML）样品及单层（SL）样品，随后进行退火和钝化处理。对样品进行了结构和光学表征。 实验设备与材料清单：
3. 实验设备与材料清单：设备包括405 nm二极管激光器、用于调制的石英声光调制器、定制的倒置显微镜微光谱系统、成像光谱仪、相机、光电倍增管、多通道计数卡（Becker-Hickl，MSA-300）以及低温恒温器（Janis ST-500）。材料包括富硅氧氮化物（SRON）、SiO2、熔融石英衬底、高纯度N2和H2气体。
4：熔融石英衬底、高纯度N2和H2气体。 实验流程与操作步骤：
4. 实验流程与操作步骤：PL实验在调制激光激发下进行，功率变化跨越四个数量级，温度范围为8 K至室温。在特定波长（如830 nm）检测时间分辨PL信号，并使用单指数和拉伸指数模型拟合数据以提取平均寿命。
5：数据分析方法：
数据分析包括拟合PL衰减曲线以提取开启态寿命和PL寿命，利用推导公式σ = γON - γPL（其中γ为寿命倒数与光子通量斜率）计算ACS，并将依赖关系拟合为指数函数。统计方法和软件工具未明确说明但隐含使用。
独家科研数据包，助您复现前沿成果，加速创新突破
获取完整内容-
multichannel counting card
MSA-300
Becker-Hickl
Used for time-resolved PL detection by coupling the output of photomultipliers.
-
cryostat
ST-500
Janis
Used for low-temperature experiments to place samples and control temperature.
-
diode laser
Used for excitation in PL experiments at 405 nm wavelength.
-
acousto-optic cell
Used to modulate the laser beam with an edge switching time of about 100 ns.
-
micro-spectroscopy setup
Custom-made setup with inverted microscope for PL detection in epifluorescence configuration.
-
imaging spectrometer
Part of the detection branches for spectral PL detection.
-
camera
Used for spectral PL detection in the setup.
-
photmultiplier
Used for time-resolved PL detection in the setup.
-
登录查看剩余6件设备及参数对照表
查看全部
