利用溶膠—凝膠法制備稀土摻雜SiO2發(fā)光材料研究.pdf

1、由于量子尺寸限制效應(yīng)的影響，使得集成電路的發(fā)展進入了后摩爾時代，為了解決這一問題，人們提出用光子取代電子作為信息的載體，可以避免因距離過近引起的信息之間的相互干擾;但是要實現(xiàn)這樣的設(shè)想首先要解決的問題就是找到合適的光源。由于硅與集成電路具有很好的兼容特性，并且其自身還具有良好的物理結(jié)構(gòu)及化學(xué)特性，所以就確定了以硅材料作為基質(zhì)尋找合適的發(fā)光光源。某些稀土離子在一定的條件下可以發(fā)出滿足人們要求的光源，所以本論文以制備稀土摻雜的SiO2發(fā)光材

2、料為目的，又由于溶膠-凝膠方法是一種反應(yīng)條件溫和、摻雜均勻、成本低等優(yōu)點，本論文利用溶膠-凝膠技術(shù)制備稀土摻雜的SiO2發(fā)光材料，并研究了其光學(xué)特性。本論文主要做了以下方面的工作。
　　 一、利用溶膠-凝膠法制備了Tb3+離子摻雜的SiO2熒光粉，摻雜濃度從0.01％到12.9％間隔變化，并利用光致發(fā)光光譜和激發(fā)光譜研究了Tb3+離子在SiO2基質(zhì)中光致發(fā)光強度隨摻雜濃度的變化情況，結(jié)果表明Tb3+離子的熒光發(fā)光強度隨摻雜濃度的

3、增加呈現(xiàn)先增強后減弱的現(xiàn)象，確定Tb3+離子在SiO2基質(zhì)中的最佳摻雜濃度在3.6％摩爾百分比左右;
　　 二、對Tb3+離子摻雜濃度從0.01％到12.9％間隔變化的樣品做了退火溫度實驗，退火溫度變化范圍在600℃到1050℃之間，研究了Tb3+離子在SiO2基質(zhì)中的光致發(fā)光強度隨退火溫度的變化。實驗表明Tb3+離子的熒光發(fā)光強度隨著退火溫度的增加也是呈現(xiàn)先增強后減弱的現(xiàn)象，這是由光學(xué)活性中心的數(shù)量隨退火溫度的變化和雜質(zhì)的影響

4、共同引起的，結(jié)果表明Tb3+離子在SiO2基質(zhì)中發(fā)光的最佳退火溫度應(yīng)在850℃左右。
　　 三、利用溶膠-凝膠法制備鑭系稀土離子摻雜SiO2熒光粉的實驗，摻雜濃度均為2％摩爾百分比。同樣利用光致發(fā)光光譜和激發(fā)光譜研究了稀土離子的發(fā)光情況，作了退火溫度為650℃、800℃、850℃、900℃和1050℃的退火實驗;研究了Nd3+、Sm3+、Eu3+、Tb3+、Er3+和Yb3+離子在SiO2基質(zhì)中的發(fā)光情況;我們得到了Sm3+和E

5、u3+離子在SiO2基質(zhì)中的最佳退火溫度在900℃左右，并研究了Eu3+、Tb3+和Er3+離子的激發(fā)光譜及能級躍遷的情況，而且得出了Tb3+離子在SiO2基質(zhì)中的光學(xué)活性是最強的結(jié)論。
　　 四、利用溶膠-凝膠方法制備稀土摻雜SiO2發(fā)光薄膜。進行了很多的探索實驗，結(jié)果不理想，最好的情況下能得到100℃熱處理后較平整的SiO2薄膜，但是經(jīng)高溫退火后薄膜表面就會出現(xiàn)嚴(yán)重的起皮及開裂現(xiàn)象，所以利用溶膠-凝膠方法制備稀土摻雜SiO2