In-,2-O-,3-納米材料的發(fā)光特性研究.pdf

1、In2O3是一種重要的n型寬帶隙半導(dǎo)體材料，具有較高的可見(jiàn)光透過(guò)率和紅外反射率，主要應(yīng)用于光電裝置的透明導(dǎo)電薄膜。In2O3 納米結(jié)構(gòu)材料以其不同于塊體材料的微觀形貌、光學(xué)電學(xué)等性質(zhì)、以及在納米光電器件中潛在的應(yīng)用前景，引起人們極大的興趣。
　　 本文以碳熱還原法制備In2O3納米材料，獲得不同的顆粒形貌和線狀形貌，對(duì)樣品進(jìn)行了表征和分析。通過(guò)對(duì)其紫外可見(jiàn)光吸收譜的測(cè)試和分析，研究其吸收特性，并確定In2O3顆粒的光學(xué)帶隙。對(duì)顆

2、粒和線形貌產(chǎn)物的室溫和低溫光致發(fā)光譜進(jìn)行測(cè)試，研究其發(fā)光特性，并對(duì)其發(fā)光機(jī)理進(jìn)行了探討。實(shí)驗(yàn)制備得到的產(chǎn)物以顆粒形貌為主，這些顆粒的形貌不單一，有完美的正八面體，截角八面體等。顆粒的形貌，粒徑大小與溫度，保溫時(shí)間等制備條件有關(guān)。隨著制備溫度的升高，保溫時(shí)間的延長(zhǎng)，顆粒尺寸增大。通過(guò)XRD表征，所得顆粒產(chǎn)物為立方晶系In2O3 ，體心立方結(jié)構(gòu)。在制備過(guò)程中得到線狀形貌產(chǎn)物，直徑分布在0.5-1mm 范圍，長(zhǎng)度達(dá)幾十微米。通過(guò)分析其EDS

3、，XPS譜可以認(rèn)為它是In@In2O3/SiO2芯殼結(jié)構(gòu)，In2O3和SiO2以非化學(xué)計(jì)量比存在 。從我們獲得的大量樣品的紫外可見(jiàn)光吸收譜均主要表現(xiàn)為兩類(lèi)吸收譜，一類(lèi)是本征吸收譜，在可見(jiàn)光區(qū)沒(méi)有吸收峰，從400nm開(kāi)始吸收系數(shù)急劇上升，這類(lèi)吸收譜中出現(xiàn)陡峭的吸收邊，吸收邊大致位于310-325nm范圍，具有直接帶隙半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，用Tauc 作圖法獲得的光學(xué)帶隙值在3.0-3.48eV之間。另一類(lèi)吸收譜在吸收峰出現(xiàn)在400-600nm之間，

4、不存在陡峭的吸收邊。這類(lèi)吸收譜我們認(rèn)為是間接帶隙吸收。由光致發(fā)光譜的分析可知，兩種形貌均有較強(qiáng)的紫外發(fā)射。In2O3顆粒材料在360-400nm之間存在較寬的發(fā)光帶。線狀形貌芯殼結(jié)構(gòu)的帶邊發(fā)光峰主要位于365nm波長(zhǎng)附近，測(cè)試得到所有線狀形貌的中心發(fā)光峰均位于360-370nm之間，相對(duì)顆粒形貌，發(fā)光帶較窄，這個(gè)波長(zhǎng)范圍的發(fā)光峰是近帶邊發(fā)光。555nm和595nm處均存在兩個(gè)微弱的深能級(jí)缺陷態(tài)發(fā)光峰。由低溫PL 譜分析看到，隨著溫度的增

5、加，發(fā)光強(qiáng)度增加，峰位略有藍(lán)移。
　　 本研究對(duì)In2O3納米材料可控制備進(jìn)行了有益的探索，闡述了溫度和保溫時(shí)間對(duì)合成材料形貌的影響，得到了有意義的結(jié)果。在發(fā)光特性方面，通過(guò)測(cè)試獲得In2O3顆粒的紫外可見(jiàn)光透射譜，獲得其光學(xué)帶隙值。通過(guò)對(duì)吸收系數(shù)的研究來(lái)研究光致發(fā)光譜，驗(yàn)證In2O3納米材料的360-400nm的較寬的發(fā)光帶是從導(dǎo)帶到價(jià)帶的帶-帶輻射復(fù)合發(fā)光以及近帶邊的缺陷態(tài)參與的復(fù)合發(fā)光，這與目前大多數(shù)的In2O3納米材料的