硫化锌和其他Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体中稀土离子的发光一直使人感兴趣.关于硫化锌中化学掺杂的稀土离子的光谱性质已经有不少报道.
但是由于掺杂的困难和光谱的复杂性,这方面的进展受到阻碍.
过去数年中对Ⅱ-Ⅵ族化合物中注入稀土离子的研究使得掺杂不再是难题了.在前一篇工作中,我们已指出,低能量和低剂量注入配之以低温退火(～100—～350℃),使得硫化锌中稀土离子的光谱大为简化.
用这种方法,使得ZnS中两种基本的Er3 离子发光中心得以鉴别出来.中心A是处于填隙位置的Er3 离子.中心B是处于Zn替位位置的Er3 离子.
作者试制了铒离子注入的ZnS发光二极管,在室温下得到Er3 离子的特征发射.本文研究退火过程中铒离子注入的ZnS的光谱变化,从而分析退火过程中发光中心的演变和缺陷的运动.
ZnS晶体是用Bridgman方法在～7×106Pa氩气下生长的,或者是用气相输运法生长的.实验所用样品除特别注明外,均为前者.
已知用不同价态的稀土离子注入到Ⅱ-Ⅵ族化合物中,退火后样品的光谱特性相似,所以我们用一次离化的166Er作离子注入.注入剂量5×1013—5×1014离子/cm2,束流0.2μA/cm2,能量50keV.注入时样品贴在靶室的冷指上,退火温度逐次升高.
每次退火后样品冷却到名义温度4.2K,测阴极射线光谱.
阴极射线光谱的激发条件是250μA·cm-2,10kV.发光经800Hz机械斩波后,经1米光栅单色仪分光,色散为16A/mm,分光后信号用光电倍增管,锁相放大器检测,记录.
实验结果适当退火后样品在4.2K下可见区有四组发射谱线,分别在665nm,551nm,411nm和385nm附近,它们分别对应于Er3 离子从激发态到基态的特征发射.
这证明注入的Er 1离子退火后变成具有光学活性的Er3 离子.
退火前,注入5×1013离子/cm2的样品没有可检测的Er3 发射,注入5×1014离子/cm2的样品在551nm附近有一弱的没有明显结构的带在100℃以上退火后。
