納微米級ZnO的制備和發(fā)光研究.pdf

1、近來，由于Ⅱ-Ⅵ族半導(dǎo)體可以作為宿主摻入雜質(zhì)成為發(fā)光材料，因此，很多技術(shù)被用于合成Ⅱ-Ⅵ族半導(dǎo)體并摻入諸如過渡族離子、稀土離子以及其它金屬離子等發(fā)光中心，室溫下表現(xiàn)出了良好的發(fā)光性能。在所有Ⅱ-Ⅵ族半導(dǎo)體中，氧化鋅被認(rèn)為是可以適用于不同環(huán)境的理想材料。納米ZnO與塊材相比具有許多更為優(yōu)異的特性，這些特性也為納米ZnO材料在發(fā)光領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用開拓了廣闊的前景。 本文對ZnO材料的基本特性、制備方法、應(yīng)用前景和研究進(jìn)展進(jìn)行了詳細(xì)的綜

2、述。本文的研究工作主要包括ZnO和摻雜ZnO的光譜研究。非摻雜ZnO采用了兩種方法，一是首次采用微波輔助合成法成功的制備出球形形貌的ZnO，二是用液相法制備ZnO量子點(diǎn)。摻雜ZnO主要將稀土離子Eu<3+>、金屬離子Pb<'2+>摻入，研究了制備工藝以及發(fā)光特性。研究結(jié)果如下： (1)首次采用微波輔助法制備出亞微米級的ZnO球形粉末，晶粒平均尺寸為100nm且結(jié)晶完好，討論了形成球形晶體的生長機(jī)理。在PL譜中觀察到兩個熒光發(fā)射帶

3、，中心波長分別位于420nm和470nm。討論認(rèn)為電子從填隙Zn；形成的施主與價帶之間的復(fù)合并產(chǎn)生420nm的紫光發(fā)射；藍(lán)帶470nm來自電子從氧空位V。形成淺施主能級躍遷到鋅空位V<,Zn>，或電子從導(dǎo)帶躍遷到鋅空位V<,Zn>一形成淺受主能級所產(chǎn)生的發(fā)射。 (2)采用溶膠一凝膠法合成ZnO：Eu<'3+>紅色光致發(fā)光材料，其發(fā)射波長位于592nm和615nm兩個峰值。主要討論了在同一能量波長激發(fā)下，不同摻雜量對能量向電偶極和

4、磁偶極分配的影響，實(shí)驗(yàn)表明當(dāng)Eu<'3+>的摻雜量為1at．％時，能量向電偶極和磁偶極分配的能量幾乎是相同的；當(dāng)摻雜量為3at．％時，能量向電偶極躍遷<'5>D<,0>—<'7>F<,2>發(fā)射分配的最多。 (3)采用燃燒合成法的制備出ZnO：Pb<'2+>，分析了反應(yīng)條件對發(fā)光性能的影響，研究獲得當(dāng)前驅(qū)物配比為4：1；助熔劑與原料配比為1：100；點(diǎn)燃溫度為700℃以上等可以獲得最佳反應(yīng)條件。在420nm處的紫色和470nm藍(lán)色