金對(duì)納米材料發(fā)光性能的影響.pdf

1、通過(guò)不同的摻雜或雜化復(fù)合來(lái)改變納米熒光材料的發(fā)光性能,以適應(yīng)不同的應(yīng)用需求,這己成為當(dāng)今納米材料科學(xué)領(lǐng)域的前沿和熱點(diǎn)。本論文選用傳統(tǒng)的ZnO半導(dǎo)體材料和Y2O3:Eu3+稀土熒光材料作為研究對(duì)象,通過(guò)簡(jiǎn)單的共沉淀法制備出花狀ZnO和一維Y2O3:Eu3+熒光納米材料,利用貴金屬Au在晶格中的引入和偏析形成雜化結(jié)構(gòu)來(lái)影響納米結(jié)構(gòu)的光學(xué)性能。具體內(nèi)容如下:
　　 (1)通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的共沉淀法制得Zn5(OH)6(CO3)2:Au納米

2、花狀前驅(qū)體,并分別在260℃和800℃下退火得到ZnO/Au兩個(gè)樣品。在ZnO中添加Au會(huì)導(dǎo)致成分波動(dòng)。另外,隨著加熱部分Au會(huì)從ZnO基體中脫溶析出附著在納米花狀結(jié)構(gòu)表面,會(huì)導(dǎo)致界面波動(dòng)和等離子體效應(yīng)。因此,在低激發(fā)功率密度時(shí),室溫近帶邊(NBE)發(fā)射是由約束激子躍遷為主,同時(shí)由于Au等離子體共振增強(qiáng)使得發(fā)射強(qiáng)度幾乎呈超線性增加。然而,在高激發(fā)強(qiáng)度時(shí)由于電子-空穴等離子體的產(chǎn)生,導(dǎo)致帶隙重整化,帶邊發(fā)射紅移；另一方面,由于Auger非

3、輻射復(fù)合的形成以及這些自由的光生電子向金轉(zhuǎn)移,結(jié)果造成了在更高的激發(fā)強(qiáng)度下近帶邊發(fā)射反而減弱。對(duì)綠色可見(jiàn)發(fā)射而言,其更可能來(lái)自導(dǎo)帶邊淺陷阱中的電子和具有雙離子氧空位V**0的深陷阱空穴之間的躍遷。在這些樣品中存在大量的淺陷阱中心,它們對(duì)電子的捕獲比電子-空穴對(duì)的湮滅要更快,這樣導(dǎo)帶邊的光生電子快速被陷阱捕獲然后再與價(jià)帶邊的空穴復(fù)合,而不是通過(guò)禁帶中的中間能級(jí)再回到價(jià)帶,所以隨著激發(fā)強(qiáng)度的增加不僅進(jìn)一步使得近帶邊發(fā)射紅移,而且近帶邊發(fā)射與

4、綠色發(fā)射積分強(qiáng)度比增加。在260℃退火的樣品中,由于Au的脫溶較少,晶格中不僅存在V**0,還存在其它類型的多種缺陷,它們能夠被互相補(bǔ)償。然而在800℃下退火的樣品中,晶格已形成了完全平衡的狀態(tài),在晶格中形成了單一的缺陷,如V**0。因此,相對(duì)于800℃下退火的樣品而言,在260℃退火的樣品中缺陷發(fā)射更弱。
　　 (2)通過(guò)使用YCl3和Y(NO3)3這兩種不同的原料作為反應(yīng)物,用相同的共沉淀法方法分別制備出了管狀和棒狀的Y2(

5、CO3)3(H2O)2:Eu,Au前驅(qū)體,然后退火后分別得到相應(yīng)的Y2O3納米管和納米棒。在短紫外線(251am)激發(fā)下,對(duì)Y2O3:0.05Eu3+在611am處的5D0-7F2紅色發(fā)射來(lái)說(shuō),納米管的發(fā)射強(qiáng)度是納米棒的67.7倍。這主要是由于形狀、維度和更薄的壁厚影響了Eu3+離子周?chē)沫h(huán)境。對(duì)納米管來(lái)說(shuō),Au的添加降低了611nm處的5Do-7F2紅色發(fā)射。然而對(duì)于納米棒來(lái)說(shuō),Au的引入可以使樣品的611nm處的5D0-7F2紅色發(fā)