水熱合成ZnS超細(xì)材料的白光及X射線發(fā)光研究.pdf

1、針對(duì)目前對(duì)近紫外（n-UV）LED用白光發(fā)光材料和高發(fā)光效率納米X射線發(fā)光材料的迫切需求，本論文進(jìn)行了摻雜型硫化鋅白光發(fā)光材料、X射線激發(fā)材料的合成和發(fā)光特性研究。主要工作包括：
　　 采用水熱法直接合成了高發(fā)光強(qiáng)度的類球形ZnS：Cu，Al納米熒光粉。制備的納米晶為純立方相結(jié)構(gòu)，其粒子尺寸約為15nm，且分散性較好。系統(tǒng)研究了在343nm激發(fā)下，不同摩爾比的nS/nZn、nCu/nAl及表面活性劑對(duì)清洗樣品和未清洗樣品的光致發(fā)

2、光（PL）光譜的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，激活劑濃度不變而改變ns/nZn，摩爾比時(shí)發(fā)光強(qiáng)度顯著增強(qiáng)，同時(shí)未清洗樣品的PL強(qiáng)度均比清洗樣品的強(qiáng)，且未清洗樣品的PL強(qiáng)度增強(qiáng)的比值在低的nS/nZn時(shí)更顯著。另外，PL強(qiáng)度還與是否添加表面活性劑有關(guān)，說(shuō)明其PL強(qiáng)度與納米材料的表面態(tài)有很大的關(guān)系。在我們的實(shí)驗(yàn)中，用343nm紫外光激發(fā)時(shí)，nCu/nZn，nS/nZn，nCu/nAl分別為0.0003，3和0.5時(shí)未清洗樣品的發(fā)光最強(qiáng)，此時(shí)于室內(nèi)照明

3、條件下可觀察到明亮的綠光。
　　 借助X射線能譜（EDX）和原子吸收光譜儀，研究了樣品中S，Zn和Cu的含量并詳細(xì)研究了在nS/nZn=3時(shí)改變nCu/nZn，nCu/nAl摩爾比對(duì)ZnS：Cu，Al樣品在375nm紫外光激發(fā)下PL光譜的特性。結(jié)果證明存在大量Zn空缺，Cu離子經(jīng)過(guò)水熱處理后已摻入到ZnS基體中。PL光譜特性為：樣品的激發(fā)譜為寬帶譜，利用370-410nm之間任意波長(zhǎng)的光激發(fā)時(shí)，發(fā)射譜均為寬帶譜，且它們基本重合。

4、表明此材料作為近紫外（370-410nm）發(fā)光二極管（（n）-UV（370-410nm）LED）用熒光粉及全色熒光粉具有很大的應(yīng)用潛力。樣品在375nm激發(fā)下全色寬帶發(fā)射譜是460，510和576nm帶光譜的高斯疊加。當(dāng)nCu/nZn，nCu/nAl分別為3x10-4和2時(shí)，于室內(nèi)照明條件下肉眼可觀察到白色發(fā)光。
　　 采用低溫水熱法結(jié)合熱處理工藝成功制備了ZnS：Cu，Al、ZnS：Au，Cu和ZnS：Cu，Tm三種超細(xì)X射線

5、發(fā)光粉材料。研究結(jié)果表明：1）水熱法直接制備的ZnS：Cu，Al的PL和X射線激發(fā)發(fā)光（XEL）光譜均為寬帶譜，在nCu/nZn，nCu/nAl分別為3×10-4和0.5時(shí)PL和XEL光譜強(qiáng)度最大，XEL峰值在470nm處。在此條件下，水熱處理3h直接合成的納米晶在氬氣保護(hù)下于800℃退火1h后樣品的XEL發(fā)光進(jìn)一步增強(qiáng)。XEL光譜強(qiáng)度約是退火前樣品的8倍，此時(shí)峰值波長(zhǎng)在520nm，團(tuán)聚后粒徑為200～500nm的類球形六方相結(jié)構(gòu)。發(fā)光

6、強(qiáng)度增強(qiáng)，但粒徑很小，對(duì)提高成像系統(tǒng)分辨率非常有意義。通過(guò)比較樣品的XEL和PL光譜，討論了XEL和PL光譜的發(fā)光機(jī)理和激發(fā)機(jī)制及退火對(duì)其特性的影響；2）水熱法直接制備的ZnS：Au，Cu的PL和XEL光譜均為寬帶譜，在nCu/nZn，nCu/nAl分別為3×10-5和0.5時(shí)PL和XEL光譜強(qiáng)度最大，XEL峰值在459nm處。在此條件下，水熱處理12h直接合成的納米晶在氬氣保護(hù)下于1000℃退火1h后樣品的XEL發(fā)光最強(qiáng)，此時(shí)其兩個(gè)峰

7、值分別位于445和513nm，且與未退火前相比XEL強(qiáng)度增強(qiáng)了10倍左右。團(tuán)聚后尺寸為1～2μm的類球形六方相結(jié)構(gòu)。另外，在未經(jīng)退火的ZnS：Cu，Al和ZnS：Au，Cu納米材料中，均觀察到隨著Cu2+離子摩爾比的增大，XEL光譜峰值的紅移現(xiàn)象；3）通過(guò)研究水熱處理時(shí)間對(duì)ZnS：Cu，Tm納米晶的結(jié)構(gòu)、形貌、XEL光譜的影響，發(fā)現(xiàn)隨著水熱處理時(shí)間的延長(zhǎng)，樣品的尺寸增大且結(jié)晶性增強(qiáng)，但是其XEL發(fā)光強(qiáng)度卻降低。分析認(rèn)為這一異?，F(xiàn)象可歸因