利用紫外-可见光谱（UV–Vis）和能量色散X射线光谱（EDX）对嵌入SiOx基质中的Ge纳米团簇的存在进行定性分析

《Surface and Interface Analysis》：Qualitative Analysis of the Presence of Ge Nanoclusters Embedded in SiOx Matrix Using UV–Vis and EDX Spectroscopy

锗纳米团簇在SiO中的分布可通过紫外可见漫反射光谱（UV-DRS）和电子能量损失谱（EDX）非破坏性检测，注入能量15keV、剂量2.5×1015-1×1016 ions/cm2后经800°C退火，UV-DRS显示不同剂量下量子限域效应和折射率变化，EDX证实锗浓度随剂量增加，证明UV-DRS和EDX组合可有效评估嵌入式纳米结构。

　　

摘要

由于嵌入式纳米结构位于材料内部且尺寸极小，检测和表征这些结构面临重大挑战。在本研究中，我们提出了一种非破坏性的方法，利用紫外-可见漫反射光谱（UV-DRS）和能量色散X射线光谱（EDX）来研究嵌入SiO_x基体中的锗纳米簇（Ge NCs）的分布情况。将Ge离子（15 keV）以三种不同的注入剂量（2.5 × 10¹⁵、5 × 10¹⁵和1 × 10¹⁶离子/cm²）注入SiO_x层中，随后在800°C下进行退火处理。在300至400纳米波长范围内进行的UV-DRS分析显示，反射峰的位置和强度随注入剂量的变化而变化，这表明了量子限制效应和基体效应的存在。在最高剂量下，样品表现出非单调的红移现象，并伴有反射强度的降低，这种现象归因于Ge纳米簇周围产生的显著应变，从而导致系统有效折射率的改变。透射电子显微镜的结果进一步证实了这些光学变化，显示纳米簇的密度随注入剂量的增加而增加。在10 keV的最佳电子能量下，我们获取了EDX光谱图像。光谱成像结果显示，Ge纳米簇的浓度随着注入剂量的增加而逐渐增加。总之，本研究表明UV-Vis光谱和EDX光谱结合使用是一种简单、有效且非破坏性的方法，可用于对嵌入式纳米簇进行定性评估。这些发现对于设计需要控制纳米簇生长的光电材料具有重要意义。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。