Ce 掺杂AlN纳米线的合成和发光特性

于信舜 李俊红 王秋实

（渤海大学物理科学与技术学院 辽宁·锦州 121013）

1 简介

氮化铝(AlN)、氮化镓（GaN）和氮化铟（InN）作为Ⅲ族氮化物半导体中重要的化合物，具有很多优异的性能，其中AlN作为一种化学键较强的共价键化合物，其相对分子质量较小，结构简单，具有高的熔点和热传导性能，所以是一种高热传导率的非金属固体。并且AlN还是一种直接带隙半导体结构，禁带宽度高达6.2 eV。具有导电性高，机械强度好，热导率高，化学稳定性和介电常数低等诸多优点。这些特性表明AlN在电子、光电纳米器件、陶瓷和发射器件等领域的应用非常广泛，引起了越来越多的关注。

宽禁带的半导体纳米材料和稀土离子都是很好的发光材料，为了提高半导体材料的应用，可以通过掺杂的方法，稀土掺杂AlN材料的发光是因为稀土离子的4f层的跃迁，由于外层5s2和5p6电子轨道对4f轨道的屏蔽作用，稀土离子受到外界环境的影响较小。另外，禁带宽度较宽的基质能够有效的对稀土离子的发光热淬灭现象进行抑制，所以稀土掺杂AlN发光材料的强发射带在宽温度范围内具有潜在应用，可以利用掺杂不同稀土元素对发射光的颜色和波长进行调节。使稀土离子掺杂AlN材料的应用具有更多的可能性。

目前，由于Ce3+的离子半径大于Al3+的离子半径，Ce3+离子很难稳定的掺杂进AlN的主晶格中，所以关于AlN:Ce的报道还很少，在薄膜和光学性能上研究较多。本文采用直流电弧放电等离子体法，在直流电弧放电装置中使Al和CeO2粉末在氮气下反应生成AlN:Ce纳米线，并对样品的结构形貌和光学特性进行研究。……