氮浓度对 Ce 掺杂 SiOxNy 发光的影响：面向 DEL 应用的优化 Ce3+

通过在氮反应气体氛围下以 CeO$_2$ 靶进行磁控反应溅射沉积了 Ce 掺杂的 SiO$_x$N$_y$ 薄膜。针对氮气流量的可见光致发光测量显示，在 2 sccm 流量下沉积的样品有一个中心位于 450 nm 的大发射带。我们特别关注高氮浓度下此种发射的起源。在 Ce 掺杂的 SiO$_x$N$_y$ 薄膜中提出了不同的发光中心(如带尾、CeO$_2$、Ce 团簇、Ce$^{3+}$ 离子)，并给出不同的激活情景来解释发光。X 射线光电子能谱(XPS)显示无论氮或 Ce 浓度如何都只存在 Ce$^{3+}$ 离子，而透射电子显微镜(TEM)显示高温退火后无团簇或硅酸盐。借助光致发光激发光谱(PLE)，揭示了从 250 nm 到 400 nm 的宽激发范围，并提出了涉及直接或间接机制的 Ce$^{3+}$ 离子多种激发。氮浓度通过改变 Ce 的周边环境、减少 SiO$_x$N$_y$ 中的 Si 相体积并引起减聚效应，在 Ce$^{3+}$ 发射中起重要作用。考虑到优化的氮生长参数，将 Ce 浓度作为新参数进行分析。在紫外激发下，高 Ce$^{3+}$ 浓度(6 at.%)时肉眼可见强发射。未观察到光致发光强度的饱和，再次证实了由于氮的存在而缺乏 Ce 团簇或硅酸盐相形成。