一种Er、Yb共掺杂Al₂O₃/Ag双层上转换发光薄膜及其制备方法

摘要

本发明属于光致发光和太阳能电池技术领域，具体为一种Er、Yb共掺杂Al₂O₃/Ag双层上转换发光薄膜及其制备方法。本发明在石英或硅基片上制备双层薄膜，底层为Er/Yb共掺杂Al₂O₃薄膜，采用射频溅射技术沉积，溅射靶材为镶嵌金属Er片和Yb片的Al₂O₃陶瓷靶，通过控制Er片和Yb片在溅射区的面积和溅射功率来控制Er、Yb掺杂量；顶层为不连续的Ag金属膜，采用直流磁控溅射技术沉积，靶材为Ag靶，通过控制Ag的溅射功率和时间可获得不同表面形貌的Ag膜。本发明制备的双层薄膜结构与Er、Yb掺杂Al₂O₃单层薄膜结构相比，具有明显增强的上转换发光性能。本发明方法工艺稳定性好，可重复性高，具有工业生产前景。

主权项

一种Er、Yb共掺杂Al₂O₃/Ag双层上转换发光薄膜的制备方法，其特征在于：在石英或硅基片上制备双层薄膜：其中，底层薄膜为Er/Yb共掺杂Al₂O₃薄膜，采用射频溅射技术沉积，溅射靶材为镶嵌金属Er片和Yb片的Al₂O₃陶瓷靶，通过控制Er片和Yb片在溅射区的面积和溅射功率来控制Er、Yb掺杂量；顶层薄膜为不连续的Ag金属膜，采用直流磁控溅射技术沉积，靶材为Ag靶，通过控制Ag的溅射功率和时间可获得不同表面形貌的Ag膜，该Ag膜通过局域表面等离子体共振作用使上转换发光得到明显增强；制备的具体条件如下：基片为石英或硅，基片温度为室温~500℃；制备底层薄膜：溅射前真空室本底压强低于1.0×10^‑3Pa，射频磁控溅射时使用氧氩混合气体，总气压为0.1~1.0 Pa，O₂分压占总气压比为0.5~10.0%；溅射功率密度为20~180 kW/m²；制备得到的底层薄膜置于高温炉中退火，气氛为空气﹑氮气或者惰性气体，退火温度为500~1100℃，退火时间为1~4小时；在退火后的薄膜上沉积顶层薄膜：溅射前真空室本底压强低于1.0×10^‑3Pa，直流磁控溅射时使用氩气，气压为0.1~1.0Pa；溅射功率密度为1~8 kW/m²。