阴离子缺陷二氧化铪纳米管的发光特性

基于铪的纳米结构与其他高介电常数（high-k）电介质是开发新型光电子与纳米电子器件的有前景的宽禁带材料。它们具备独特的物理与化学特性组合，如电学与光学降解不敏感性、辐照损伤稳定性、高比表面积，以及适当活性电子-空穴中心浓度的提高。本文旨在研究阳极氧化非化学计量比 $HfO_2$ 纳米管的结构、光学与发光性质。以非晶态原生铪纳米管及在 700{\deg}C 退火具有单斜晶格的纳米管作为样品。已表明，直接允许跃迁的带隙 $E_g$ 在非晶纳米管中为 $5.65\pm0.05$ eV，在单斜纳米管中为 $5.51\pm0.05$ eV。我们首次在 10 K 与 300 K 温度下研究了所得具有阴离子亚晶格原子缺陷的纳米管状 $HfO_2$ 结构的内在阴极发光与光致发光特征。揭示出一个最大值位于 2.3-2.4 eV 的宽发射带。我们还在室温下对合成的 $HfO_2$ 样品在毫秒范围观测到的光致发光动力学依赖关系进行了分析。结果表明，存在若干基于 $O_{3f}$ 与 $O_{4f}$ 位置、具有不同配位数与不同局域化载流子数（$V^0$、$V^-$ 与 $V^{2-}$）的空位态的光学活性俘获与发射中心。所揭示的规律可用于优化基于铪纳米管与纳米多孔改性的开发表面发光介质的功能特性。