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25.06.2019 | Electronic materials | Ausgabe 19/2019

Journal of Materials Science 19/2019

Correlation of efficient luminescence with crystal structures of y-Er2Si2O7 and α-Er2Si2O7 in Er-doped silicon oxide films

Zeitschrift:
Journal of Materials Science > Ausgabe 19/2019
Autoren:
Yuhan Gao, Qianyu Fu, Hao Shen, Dongsheng Li, Deren Yang
Wichtige Hinweise

Publisher's Note

Springer Nature remains neutral with regard to jurisdictional claims in published maps and institutional affiliations.

Abstract

We have investigated the fabrication and luminescent properties of different polymorphs of erbium (Er) silicate in Er-doped silicon oxide films. Silicon oxide films embedded with y-Er2Si2O7 and α-Er2Si2O7 layers have been fabricated with annealing at 1100 °C and 1150 °C, respectively. We demonstrate that y-Er2Si2O7 shows a stronger photoluminescence (PL) intensity, a longer PL lifetime, and a weaker PL thermal quenching effect than α-Er2Si2O7 due to the larger density of optically active Er ions, larger Er–Er average distance, higher symmetry, and stronger Er-O bonding. The Er lifetime–density product of y-Er2Si2O7 is as high as 3.5 × 1018 s cm−3 and is at least 2.4 times as large as that of α-Er2Si2O7 making y-Er2Si2O7 an excellent candidate for high optical gain.

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