铒铥共掺氧化锌薄膜近红外宽带发射及变温行为的研究

作者：陈丹丹; 徐飞; 曹汝楠; 蒋最敏; 马忠权; 杨洁; 杜汇伟; 洪峰

来源：Acta Physica Sinica, 2015, 64(04): 306-312.

• 稀土掺杂
• 氧化锌薄膜
• 近红外宽带发光
• 退火处理

采用磁控共溅射技术制备了铒铥共掺杂氧化锌发光薄膜.通过优化退火温度,实现了薄膜的近红外平坦宽带发射,总带宽可达到～500 nm,覆盖了光通信S+C+L+U区波段.此发射带由Er3+的1535 nm(4I13/2→4I15/2)发射峰及Tm3+的1460 nm(3H4→3F4),1640 nm(1G4→3F2),1740 nm(3F4→3H6)发射峰组成.研究表明:退火温度低于800°C时,没有观察到薄膜样品明显的光致发光现象;随着退火温度从800°C升高到1000°C,I1640/I1535发射峰强度比从0.2升高到0.3,I1740/I1535发射峰强度比从0.5降低到0.4,发射峰强度比均基本保持稳定;当退火温度高于1000°C时,I1640/I1535发射峰强度比从0.3升高到0.6,I1740/I1535发射峰强度比从0.4升高到0.8,发射峰强度比均急剧增加.变温行为表明:随着温度从10 K逐渐升高到300 K,谱线的总带宽基本不变,在340—360 nm之间;Tm3+在1640和1740 nm处的发射峰强度分别降低了2/3和1/2,Er3+在1535 nm的发射峰强度增大了1.2倍.这是因为随着温度的升高,声子数目增多,Er3+与Tm3+离子之间发生能量传递的概率不断变大,并且在Tm3+离子之间没有发生交叉弛豫现象.

• 单位
  上海大学; 应用表面物理国家重点实验室; 复旦大学