🗊Презентация Исследование зависимости интенсивности люминесценции пленок оксида цинка от уровня фотовозбуждения

Дипломная работа Курбанов Д.С Т11-67к МИФИ 2016г.

Цель работы: Исследование влияния уровня фотовозбуждения на интенсивность люминесценции пленок оксида цинка при наличии поверхностного плазмонного резонанса.

Применение: Разработка рекомендаций для получения максимального усиления при помощи ППР. Увеличение эффективности светоизлучающих устройств на основе ZnO.

Методы изготовления образцов Метод химического осаждения из газовой фазы (CVD); Метод магнетронного распыления; Импульсное лазерное осаждение (ИЛО)

Обзор образцов SEM ZnO. Изготовлен методом CVD, серебро нанесено магнетронным методом.

Результаты измерений

Спектры пленки оксида цинка, полученной методом CVD, с покрытием серебром разной толщины, записанные с возбуждением Nd:YAG - лазером. Спектры пленки оксида цинка, полученной методом CVD, с покрытием серебром разной толщины, записанные с возбуждением Nd:YAG - лазером.

Теоретическая модель

Результаты теоретического моделирования

Выводы: Усиление люминесценции пленок ZnO при помощи эффекта ППР возможно только в определенном диапазоне энергий. Толщина пленки серебра оказывает существенное влияние на усиление люминесценции образцов при помощи ППР.

Список литературы В.В. Климов ―Наноплазмоника‖. – М.:ФИЗМАТЛИТ, 2009, - 480 с. – ISBN 978-5-9221-1030-3; Anderson P.W. Absence of diffusion in certain random lattices//Phys.Rev. –1958.–Т.109.–С.1492; S. Major, S. Kumar, M. Bhatnagar, K.L. Chopra, Appl. Phys. Lett. 49 (1986) 349; S.J. Jiao, Z.K. Tang et al., ZnO p-n junction light-emitting diodes fabricated on sapphire substrates. //Appl. Phys. Lett. 2006. V.88. P.031911-3; Wang L, Giles NC. Temperature dependence of the free-exciton transition energy in zinc oxide by photoluminescence excitation spectroscopy. J Appl. Phys. 2003; 94; 973-978 Maier SA. Plasmonics: Fundamental and Applications. Springer Business and Science Media LLC 2007; C. H. Ahn, Y. Y. Kim, D. C. Kim, S. K. Mohanta, H. K. Cho. J. Appl. Phys., 105 (2009) 013502; J. W. Sun, Y. M. Lu, Y. C. Liu, D. Z. Shen, Z. Z. Zhang, B. Yao, B. H. Li, J. Y. Zhang, D. X. Zhao, X. W. Fan. J. Appl. Phys., 102 (2007) 043522;

Благодарности: Научной группе по изучению люминесцентных свойств оксида цинка на базе ИРЭ им. Котельникова за совместную плодотворную работу; Научной группе по изучению свойств полупроводниковых структур на базе ИК им. Шубникова за предоставление доступа к установкам для изготовления и анализа образцов; Маркушеву В.М. за указание недочетов и помощь в исправлении дипломной работы; Отдельное спасибо научному руководителю, Рыжкову М.В., за трезвую критику и стимуляцию рабочей деятельности.

Спасибо за внимание!

- концентрация электронов в зоне проводимости; - концентрация дырок в валентной зоне; P- уровень возбуждения. Приблизительная оценка показывает, что плотности энергии возбуждающего импульса 1 мДж/см2 соответствует P = 3.3; - временной ход возбуждающего импульса, соответствующий эксперименту; B – характеристика вероятности межзонной рекомбинации; M – характеристика вероятности образования экситонов.

- концентрация фотонов возникающих в результате рекомбинации экситонов и создающих плазмоны; - концентрация экситонов; - концентрация фотонов, которыми мы описываем создаваемое плазмонами поле в наноразмерной области между Ag-покрытием и ZnO; -концентрация фононов, возникающих за счет нагрева H – вероятность излучательной рекомбинации экситонов (H < R); C – вероятность ухода фотонов из системы; S – вероятность попадания фотонов в Ag-покрытие с образованием плазмонов; A – характеристика вероятности рекомбинации экситонов под действием резонансного поля, создаваемого плазмонами; – описывает влияние нагрева системы на параметр А.

- концентрация электронов в зоне проводимости; - концентрация дырок в валентной зоне; P- уровень возбуждения. Приблизительная оценка показывает, что плотности энергии возбуждающего импульса 1 мДж/см2 соответствует P = 3.3; - временной ход возбуждающего импульса, соответствующий эксперименту; B – характеристика вероятности межзонной рекомбинации; M – характеристика вероятности образования экситонов.

- концентрация экситонов; - концентрация электронов в зоне проводимости; - концентрация дырок в валентной зоне; - концентрация фотонов, которыми мы описываем создаваемое плазмонами поле в наноразмерной области между Ag-покрытием и ZnO; M – характеристика вероятности образования экситонов. R – вероятность спонтанной рекомбинации экситонов; A – характеристика вероятности рекомбинации экситонов под действием резонансного поля, создаваемого плазмонами; – описывает влияние нагрева системы на параметр А.

- концентрация фотонов, которыми мы описываем создаваемое плазмонами поле в наноразмерной области; -концентрация фононов, возникающих за счет нагрева - концентрация фотонов возникающих в результате рекомбинации экситонов и создающих плазмоны; T – характеристика радиационного затухания плазмонов; W – характеристика джоулевых потерь в Ag-покрытии, которые определяются электросопротивлением серебра; – характеристика зависимости сопротивления серебра от температуры. – коэффициент, отвечающий за возрастание поля, создаваемого плазмонами, по отношению к полю фотонов, создающих плазмоны («степень резонансности»); – характеристика уменьшения за счет нагрева; S – вероятность попадания фотонов в Ag-покрытие с образованием плазмонов.

-концентрация фононов, возникающих за счет нагрева - концентрация фотонов возникающих в результате рекомбинации экситонов и создающих плазмоны; α – показатель отношения энергии джоулевых потери к энергии расходуемой на возбуждение оксида цинка; P- уровень возбуждения. Приблизительная оценка показывает, что плотности энергии возбуждающего импульса 1 мДж/см2 соответствует P = 3.3; - временной ход возбуждающего импульса, соответствующий эксперименту; Е – вероятность затухания фонона; V - вероятность прямого преобразования фотона в фонон. S – вероятность попадания фотонов в Ag-покрытие с образованием плазмонов. W – характеристика джоулевых потерь в Ag-покрытии, которые определяются электросопротивлением серебра; – характеристика зависимости сопротивления серебра от температуры.

Структура ZnO