Optimization of the structural, microstructural and optical properties of nanostructured Cr2+:ZnSe films deposited by magnetron co-sputtering for mid-infrared applications

Autor: N. Vivet, Magali Morales, M. Levalois, F. Jomard, S. Charvet
Přispěvatelé: Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique (CIMAP - UMR 6252), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU), Nanomatériaux, Ions et Métamatériaux pour la Photonique (NIMPH), Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Groupe d'Etude de la Matière Condensée (GEMAC), Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Caen Normandie (UNICAEN)
Rok vydání: 2010
Předmět:
Materials science
Photoluminescence
02 engineering and technology
01 natural sciences
[SPI.MAT]Engineering Sciences [physics]/Materials
[PHYS.PHYS.PHYS-COMP-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Computational Physics [physics.comp-ph]
chemistry.chemical_compound
Optics
Sputtering
0103 physical sciences
Materials Chemistry
Zinc selenide
[SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics
Thin film
ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
010302 applied physics
[PHYS.PHYS.PHYS-OPTICS]Physics [physics]/Physics [physics]/Optics [physics.optics]
business.industry
Metals and Alloys
[CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry
Surfaces and Interfaces
Sputter deposition
021001 nanoscience & nanotechnology
Microstructure
Surfaces
Coatings and Films
Electronic
Optical and Magnetic Materials
[SPI.ELEC]Engineering Sciences [physics]/Electromagnetism
chemistry
Physical vapor deposition
[SPI.OPTI]Engineering Sciences [physics]/Optics / Photonic
[PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci]
Optoelectronics
0210 nano-technology
business
Single crystal
Zdroj: Thin Solid Films
Thin Solid Films, Elsevier, 2010, 519 (1), pp.106-110. ⟨10.1016/j.tsf.2010.07.072⟩
Thin Solid Films, 2010, 519 (1), pp.106-110. ⟨10.1016/j.tsf.2010.07.072⟩
ISSN: 0040-6090
Popis: In order to obtain optimally adherent films having the highest mid-infrared photoluminescence efficiency, nanostructured Cr 2+ :ZnSe films were deposited at room temperature on various substrates by magnetron radiofrequency co-sputtering of a SiO 2 target covered by a given number of ZnSe and Cr chips, at different Argon pressures and radiofrequency powers. The deposition parameter effect on the compositional, structural, microstructural and optical properties of the films has been investigated using X-ray reflectivity and diffraction, optical transmission spectroscopy, transmission electron microscopy, and photoluminescence studies. The corresponding films are composed by highly textured cubic and hexagonal ZnSe phases and exhibit strong tensile in-plane residual stresses. The evolution of the tensile residual stress and porosity values are consistent with the optical properties of the layers, and in particular the evolutions of both optical gap and refractive index. The room temperature mid-infrared (2–3 μm) photoluminescence measurements under direct excitation (1850 nm) revealed that chromium has been incorporated in the Cr 2+ active state, and the corresponding fluorescence efficiency for an optimized thin film is only two times smaller than the one of a Cr 2+ :ZnSe reference bulk single crystal.
Databáze: OpenAIRE
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