Методы изучения образцов Установка для измерения спектров фотолюминесценции.

Конфигурация установки по измерению спектров люминесценции позволяет использовать для регистрации спектров как ФЭУ-79 (регистрация пошаговым методом) (см. рис.2), так и ПЗС-камеру (регистрация люминесценции, обусловленной отдельным импульсом накачки). Рассмотрим только первый метод регистрации, т.к. только он используется в данном эксперименте.

Люминесценция образца проецируется на входную щель монохроматора МДР-23, имеющего дисперсию 1.3 нм/мм. За выходной щелью помещается фотоэлектронный умножитель ФЭУ-79, передающий сигнал на встроенный в компьютер осциллограф. В МДР-23 встроен шаговый двигатель, который, поворачивая дифракционную решётку, изменяет длину волны регистрируемого ФЭУ сигнала. Процесс записи спектра осуществляется с помощью компьютера.

Существенным недостатком такой системы регистрации является то, что фактически на разных длинах волн регистрируются значения интенсивности, соответствующие разным импульсам накачки. Это вполне допустимо для записи стационарных спектров, но подобный алгоритм не подходит для записи спектров, меняющихся от одного импульса к другому.

Ниже приведены схемы составных частей установки

ФЭУ

Рис.2 Конструкция ФЭУ

Фотоэлектронный умножитель-электровакуумный прибор, в котором фототок ,излучаемый фотокатодом, многократно усиливается в умножителе благодаря вторичной электронной эмиссии. На выходе ток обычно превышает исходный в раз.

Твердотельный лазер

Рис. 3. Конструкция твердотельного лазера.

1— активное вещество; 2— лампа; 3— отражатель; 4— непрозрачное зеркало; 5— охлаждение; 6— источник питания; 7— полупрозрачное зеркало; 8— излучение; 9— фокусирующая линза;

Монохроматор.

Рис. 3. Монохроматор на основе дифракционной решетки:

1 — входная щель; 2 — объектив, формирующий параллельный поток световой энергии; 3 — дифракционная решетка; 4 — объектив, направляющий поток энергии на экран; 5 — экран; 6 — выходная щель

Установка для регистрации спектров от отдельного импульса накачки.

В конфигурации установки, предназначенной для регистрации спектров от отдельного импульса накачки, излучение образца также проецируется на входную щель монохроматора МДР-23. На место выходной щели помещается ПЗС-матрица камеры Видеоскан-285. Система с ПЗС матрицей позволяет регистрировать спектральный интервал 11.8нм.

Для регистрации спектров с временным разрешением в установку вводится скоростная электронно-оптическая камера «АГАТ-СФЗМ», которая позволяет регистрировать временные характеристики однократных оптических сигналов пико- и наносекундной длительности с предельным разрешением 2 пс. Скоростная камера устанавливается за выходной щелью монохроматора таким образом, чтобы временная развѐртка происходила вертикально, а спектральная с помощью монохроматора – горизонтально. На выходе скоростной камеры возникает спектрально-временная развертка, которая проектируется на ПЗС матрицу с помощью специально подобранного объектива

Обзор использованных образцов

В Институте Кристаллографии им.А.В.Шубникова РАН нами были изготовлены пленки оксида цинка на кремниевых и сапфировых подложках ,а также на других подложках, предварительно покрытых слоем серебра и золота. Ниже приведены фотографии поверхностей некоторых из них.

Рис.5 SEM.Пленка оксида цинка на кремниевой подложке. Наносилась методом CVD при температуре 680 К в течении часа.

Рис.6 SEM.Пленка оксида цинка на кремниевой подложке покрытая серебром. Наносилась методом CVD в течении часа при температуре 680 К.

Рис.7 SEM.Пленка оксида цинка на сапфировой подложке. Наносилась методом CVD и после покрывалась серебром.

Рис. 8.Пленка оксида цинка, полученная методом магнетронного напыления.