稀土离子注入ZnO薄膜波导中的光学频率上转换发光

氧化锌（ZnO）具有很高的激子结合能（60meV）和很低的声子能量（最大约为437cm-1）,是优良的光学频率上转换光致发光基质材料。本项研究拟采用氧化镁、蓝宝石等材料作衬底，应用磁控溅射技术制备厚度在400-600nm的平面波导结构膜，研究成膜条件对波导膜的光学性质的影响，再应用离子注入技术将能量为300-500KeV的Ho3+，Tm3+，Er3+，Yb3+等稀土离子掺杂到波导膜中，控制注入剂量，使掺杂的离子峰值浓度达到1%-3%，应用棱镜耦合技术将红外线耦合进波导膜中，实现稀土离子掺杂的ZnO薄膜波导结构中频率上转换光致发光。应用RBS技术研究注入离子在波导膜中的射程分布，应用分光光度计测量波导膜中掺杂离子的发光特性，研究掺杂离子的离子种类、注入剂量、射程分布及退火等对发光特性的影响，探讨制备稀土掺杂的具有高发光效率的频率上转换光致发光的ZnO波导薄膜的优化制备条件，为应用奠定基础。