Ag-BaO薄膜在电场作用下的可见—近红外波段光学吸收特性.pdf

第50卷第3期2001年3月 物理学报 Vol50．No3，March．2001 2001／50(03)／056105 ACTAPHYSICA SINICA Chin soc @2001Phys Ag—BaO薄膜在电场作用下的可见一近红外波段 光学吸收特性” 张琦锋侯士敏 张耿民 刘惟敏 薛增泉吴锦雷 (北京大学电子学系，北京100871) (2000年9月3013收到；2000年11月21日收到仕改稿) 对超额Ba激活的Ag-BaO复合薄膜在外加垂直表面电场作用下的光学吸收特性进行了测量结果显示，薄膜 在可见一近红外光波段存在两个吸收峰．其中近红外光区的吸收峰强度随垂直表面电场的作用而降低理论分析 表明。可见光区的主吸收峰源于埋藏在BaO半导体中的Ag超微粒子的表面等离澈元共振吸收；近红外光区的次吸 收峰则由BaO半导体基质中杂质能级的光吸收引起，杂质能级的产生与超额Ba在BaO晶体中造成的氧缺位有关 在外加垂直表面电场作用下，IMO基质中的杂质发生电离，并导致杂质能级上束缚电子浓度减小，表现为薄膜在与 杂质吸收相对应的光子能量范围内的光吸收随电场强度的增加而降低 关键词：光吸收，金属超微粒子一半导体复合薄膜，表面等离激元，杂质能级 PACC：7866，3640，7320，7155 离激元共振频率附近形成大的吸收峰文献[12]报 nm附近出现的表面 道了Ag—BaO薄膜在波长410 等离激元共振吸收增强现象，并讨论了吸收光谱对 将尺度为纳米量级的金属超微粒子埋藏于半导 金属粒子尺寸的依赖关系．然而，实际的Ag—BaO薄 体基质中而形成的金属超微粒子一半导体介质复台 膜体系在可见一近红外波段的光吸收除了与AR微 体系具有不同于其块体材料的光学、电光及光电特 粒的尺寸、形状和浓度等参数有关外，还在很大程度 性，是材料研究领域中的一个重要课题-11 上受到BaO基质的晶态、杂质分布及外界扰动(如 o将Ag 温度、电场、压力)等多方面因素的影响 超微粒子埋藏在BaO半导体基质中构成的Ag．BaO 薄膜是该种复合材料的典型代表，因其在超短激光 本文测试了电场作用下Ag—BaO薄膜在可见一 脉冲驱动下所表现出较高光电量子产额和极快光学 近红外波段的吸收光谱，并对吸收光谱中观察到的 双峰结构及外加电场对薄膜长波波段光学吸收性能 瞬态响应速度而倍受人们关注“_8J．对Ag—BaO薄 膜在町见一近红外波段的光吸收尤其是外加电场对 的影响作了理论探讨． 光吸收的影响等问题进行研究，有助于加深对该类 型薄膜材料复杂的能带结构、光电转换过程及内场 2 实验结果 助光电发射”1机理的理解 金属超微粒子．半导体体系的光吸收问题一般 实验所用AgBaO薄膜样品是在10。5Pa真空 仍采用Mie理论“…或Maxwell—Garnett(M—G)的有环境下经由Ba膜氧化、超额Ba激活、沉积Ag超微 效介质理论…J，只要将相关公式中绝缘体的介电常 粒子、再次激活和一定温度下退火