ZnO 具有優(yōu)異的紫外發(fā)光、激射、光響應(yīng)等功能特性，是固態(tài)光源和電力電 子、微波射頻器件的理想材料之一。經(jīng)過全球眾多科學(xué)家的不懈研究，人們對 ZnO 半導(dǎo)體的光、電、磁及壓電等特性有了深刻的理解，在紫外發(fā)光器件、紫外 激光器件、紫外光電探測器件、壓電器件、太陽能電池等領(lǐng)域的研究不斷取得重要進展，特別是ZnO基透明導(dǎo)電膜、薄膜晶體管已經(jīng)在光電子領(lǐng)域大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用，在環(huán)境、生物、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域也呈現(xiàn)了巨大的應(yīng)用前景。
 
全國氧化鋅學(xué)術(shù)會議是由中國物理學(xué)會發(fā)光分會主辦的專注 ZnO 科學(xué)研究進展交流的全國性重要會議，每兩年舉辦一次。
 
第九屆全國氧化鋅學(xué)術(shù)會議將由東南大學(xué)、江蘇科技大學(xué)聯(lián)合承辦，研究 ZnO 物理特性和功能器件應(yīng)用方面的關(guān)鍵問題，展示我國 ZnO 研究領(lǐng)域的研究成果，為相關(guān)科技工作者提供一個學(xué)術(shù)和技術(shù)交流的平臺。卓立漢光致力于為實驗室提供一站式光電儀器系統(tǒng)解決方案，應(yīng)邀參加該展會，此文細說“卓立漢光能夠為ZnO 物理特性和功能器件應(yīng)用提供哪些測試方案”？
 

會議名稱：第九屆全國氧化鋅學(xué)術(shù)會議
日期：2019年4月12-14日
地點：江蘇省鎮(zhèn)江市九華錦江國際大酒店
鎮(zhèn)江市潤州區(qū)南徐大道66號，近九華山路。

測試方案
 
ZnO微米管的PL光譜測試研究
 
ZnO是一種兩性白色氧化物(俗稱鋅白)，纖鋅礦結(jié)構(gòu)ZnO穩(wěn)定，因此較為常見。如圖1所示，纖鋅礦結(jié)構(gòu)的ZnO有中心對稱性但沒有軸對稱性，在晶體表面因斷面而出現(xiàn)懸空鍵。ZnO晶體表面斷面的特性對晶體的整體性質(zhì)影響微隨其尺寸的減小不斷增加，甚至完全改變晶體本身原來的屬性。因此通過控制氧化鋅的結(jié)構(gòu)，如尺寸、形貌或表面晶面取向、表面成分、表面電荷等，可以大幅度地調(diào)節(jié)或改變氧化鋅的性質(zhì)特性，從而獲得應(yīng)用所需要的發(fā)光、熒光增強、鐵磁性、催化性能等，其中微米尺寸的ZnO因其在發(fā)光、光催化、傳感器等領(lǐng)域表現(xiàn)出來的獨特性質(zhì)而備受關(guān)注。

圖1 ZnO纖鋅礦結(jié)構(gòu)

作為第三代半導(dǎo)體材料的典型代表，GaN藍光材料一直是近年來研究的熱點。ZnO和GaN同為穩(wěn)定的六角纖鋅礦結(jié)構(gòu)，室溫下的禁帶寬度為3.37eV，激子束縛能高達60meV，即使在室溫甚至高于室溫下也能實現(xiàn)高效的激子發(fā)射。因而，ZnO成為制備紫外發(fā)光器件(LEDs)、紫外激光器(LDs)等短波長光發(fā)射器件的主要候選材料。圖2和圖3為不同條件下制備的ZnO微米管的PL光譜，測試儀器采用北京卓立漢光自主研發(fā)生產(chǎn)的Flex One“微光”系列顯微光致發(fā)光光譜儀，激發(fā)光源選用325nm HeCd激光器。
 

圖2 ZnO微米管不同位置PL的光譜，插圖為ZnO微米管斷裂處的顯微成像

圖3 不同尺寸ZnO微米管的PL譜

圖2中(a)為ZnO微米管中部的PL光譜，(b)為微米管斷口處的PL光譜；圖3為不同尺寸微米管的PL光譜(a＜b＜c＜d)。ZnO在紫外區(qū)具有優(yōu)異的發(fā)光性能，近帶邊紫外發(fā)光特性的研究一直是人們關(guān)注的熱點。對于ZnO豐富的近帶邊發(fā)光，人們尚缺乏統(tǒng)一的認識。在380nm左右的紫外發(fā)射峰對應(yīng)于ZnO的帶邊躍遷的自由激子復(fù)合；392nm左右的發(fā)射峰屬于帶間輻射躍遷的結(jié)果；450~650nm的可見光區(qū)域也有一強度很弱且寬的發(fā)射峰，該發(fā)射峰對應(yīng)于ZnO的表面氧缺陷，PL峰強度越強，代表氧缺陷濃度越高[1, 2]。

PL光譜是一種非破壞性的、高靈敏度的分析方法，是半導(dǎo)體材料研發(fā)和生產(chǎn)過程中的一種常規(guī)測試手段，可以檢測半導(dǎo)體的本征發(fā)光，檢測半導(dǎo)體材料由于摻雜、生產(chǎn)工藝等條件引起的缺陷發(fā)光，探討半導(dǎo)體形貌和尺寸對其發(fā)光特性的影響，為半導(dǎo)體在光子晶體、催化、傳感和染料敏化太陽能電池等領(lǐng)域的應(yīng)用提供理論指導(dǎo)。

產(chǎn)品推薦
 
Flex One 顯微光致發(fā)光光譜儀

光致發(fā)光(photoluminescence) 即PL，是用紫外、可見或紅外輻射激發(fā)發(fā)光材料而產(chǎn)生的發(fā)光，在半導(dǎo)體材料的發(fā)光特性測量應(yīng)用中通常是用激光（波長如325nm、532nm、785nm 等）激發(fā)材料（如GaN、ZnO、GaAs 等）產(chǎn)生熒光，通過對其熒光光譜（即PL 譜）的測量，分析該材料的光學(xué)特性，如禁帶寬度等。光致發(fā)光可以提供有關(guān)材料的結(jié)構(gòu)、成分及環(huán)境原子排列的信息，是一種非破壞性的、高靈敏度的分析方法，因而在物理學(xué)、材料科學(xué)、化學(xué)及分子生物學(xué)等相關(guān)領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。     
 
傳統(tǒng)的顯微光致發(fā)光光譜儀都是采用標準的顯微鏡與熒光光譜儀的結(jié)合，但是傳統(tǒng)的顯微鏡在材料的PL 譜測量中，存在很大的局限性，比如無法靈活的選擇實驗所需的激光器（特別對于UV 波段的激光器，沒有足夠適用的配件），無法方便的與超低溫制冷機配合使用，采用光纖作為光收集裝置時耦合效率太低等等問題，都是采用標準顯微鏡難以回避的問題。     
 
北京卓立漢光儀器有限公司結(jié)合了公司十余年熒光光譜儀和光譜系統(tǒng)的設(shè)計經(jīng)驗和普遍用戶的實際需求，推出了“Flex One( 微光）”系列顯微光致發(fā)光光譜儀，有效的解決了上述問題，是目前市場上具性價比的的顯微PL 光譜測量的解決方案。
 
性能特點：

● 一體化的光學(xué)調(diào)校 
整機設(shè)計，結(jié)構(gòu)穩(wěn)固，光路穩(wěn)定，確保高效性和易用性 
● 簡單易用的雙樣品光路設(shè)計 
可隨意在水平和垂直光路上進行切 換，適用于各種常見的樣品夾具 
● 超寬光譜范圍**200nm-2500nm 
● 視頻監(jiān)視光路  
通過監(jiān)視器，查找微米級樣品，可供精確調(diào)整，定位測試樣品點 
● 多種激發(fā)波長可選** 
266nm，325nm，405nm，442nm，473nm，532nm，633nm，785nm等
● 自動mapping功能可選* 
50mm×50mm標準測量區(qū)間，可定制特殊規(guī)格，步進精度1μm 特殊規(guī)格
● 電致發(fā)光(EL)功能可選*
● 顯微拉曼光譜測量功能可選*
● 超低溫測量附件可選* 可配置多種低溫樣品臺
 *選配項，請詳細咨詢； **需根據(jù)實際需要進行配置確定。
 
系統(tǒng)組成

● 激發(fā)光源部分：紫外-近紅外波段各種波長激光器 
● 顯微光路部分：優(yōu)化設(shè)計的專用型顯微光路
● 光譜采集部分：影像校正光譜和高靈敏型科學(xué)級CCD或單點探測器和數(shù)據(jù)采集器 
● 樣品臺支架部分：xyz三維可調(diào)樣品臺（手動或自動）、超低溫樣品臺
 
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顯微拉曼光譜儀

化合物官能團分析 、分子動力學(xué)研究 、碳纖維/碳納米管拉曼光譜分析 、表面分析單層薄膜分析、聚合物組織結(jié)構(gòu)分析、細胞組織研究、刑偵鑒定、考古學(xué)、地質(zhì)學(xué)等多學(xué)科領(lǐng)域。

SmartFluo-QY穩(wěn)態(tài)熒光光譜儀

SmartFluo-QY是卓立漢光公司第一臺基于單光子計數(shù)技術(shù)的一體式穩(wěn)態(tài)熒光光譜儀。SmartFluo-QY經(jīng)過了卓立漢光近20年的光學(xué)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計，并采用了“單光子計數(shù)器”作為數(shù)據(jù)采集裝置，具備了對極微弱熒光信號的探測能力，通過純水拉曼測試信噪比可達到3000:1以上。SmartFluo-QY可以實現(xiàn)寬光譜探測范圍，能夠滿足包括物理、化學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、半導(dǎo)體材料學(xué)、環(huán)境學(xué)等各種科研及工業(yè)應(yīng)用的熒光測量要求。