稀土摻雜ZnS量子點(diǎn)的制備與發(fā)光性能研究.pdf

1、納米材料科學(xué)是一門涉及多學(xué)科領(lǐng)域的科學(xué)，納米顆粒由于尺寸小，能產(chǎn)生量子尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)、介電限域效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)等。它們的光學(xué)性質(zhì)和體材料相比有很大的變化。作為納米技術(shù)的一個(gè)重要組成部分，半導(dǎo)體量子點(diǎn)不但在基本物理問(wèn)題上具有獨(dú)特的性質(zhì)，而且在光電子器件方面也有巨大的潛在應(yīng)用。近年來(lái)半導(dǎo)體摻雜的量子點(diǎn)的光學(xué)性質(zhì)也引起了人們的重視。針對(duì)半導(dǎo)體量子點(diǎn)研究中的熱點(diǎn)問(wèn)題，本論文主要對(duì)稀土摻雜的ZnS量子點(diǎn)的制備和表征進(jìn)行了研究，取得的主要

2、結(jié)果如下： 1.水相合成技術(shù)制備了平均粒徑為5nm且分布較均勻的ZnS：Eu量子點(diǎn)。由光譜分析知其具有良好的熒光特性，且發(fā)光強(qiáng)度是隨著銪離子摻雜濃度的增加而增強(qiáng)的，由于銪離子和鋅離子間離子半徑的差異及價(jià)態(tài)的不匹配，影響了銪離子所處ZnS晶格不同對(duì)稱中心位置的幾率分布，使得<'5>D<,0>→<'7>F<,2>與<'5>D<,0>→<'7>F<,1>躍遷的強(qiáng)度在增加的同時(shí)，比值也由0.898變?yōu)?.0519。并且樣品放置的時(shí)間還會(huì)

3、影響到其發(fā)光強(qiáng)度的穩(wěn)定性。 2.采用加入電荷補(bǔ)償離子，無(wú)機(jī)殼層包覆和微乳液法制備等手段來(lái)改善ZnS：Eu量子點(diǎn)的熒光特性。結(jié)果發(fā)現(xiàn)經(jīng)三種方法改善的量子點(diǎn)具有更好的光致發(fā)光效率，發(fā)射光譜和激發(fā)光譜的強(qiáng)度都有不同程度的明顯增強(qiáng)。加入電荷補(bǔ)償離子Li<'+>和Al<'3+>離子后的樣品和加入之前的樣品相比較，兩個(gè)發(fā)光峰的強(qiáng)度平均增強(qiáng)了分別為125.35％，171.3％左右；包覆ZnS殼層后的樣品和包覆之前的相比較，兩個(gè)發(fā)光峰的強(qiáng)度平均

4、增強(qiáng)了約為214.55％；微乳液法制備的ZnS：Eu量子點(diǎn)和水相法制備的同種樣品相比較，兩個(gè)發(fā)光峰的強(qiáng)度平均增強(qiáng)了約為266.9％。 3.本文還利用水相合成技術(shù)制備了稀土離子Tb<'3+>和Er<'3+>摻雜的ZnS量子點(diǎn)，并且發(fā)現(xiàn)了ZnS：Er量子點(diǎn)的上轉(zhuǎn)換熒光發(fā)射光譜。以810nm的近紅外光激發(fā)時(shí)，它的發(fā)射光譜主要由464.nm、537nm、576nm三個(gè)發(fā)光帶組成，它們分別對(duì)應(yīng)于Er<'3+>離子的<'4>F<,5/2>、

5、<'2>H<,11/2>、<'4>S<,3/2>到基態(tài)<'4>I<,15/2>的躍遷。 4.以十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)為模板劑，擬薄水鋁石為無(wú)機(jī)源，利用噴霧干燥技術(shù)合成了粒度分布均勻，平均粒徑約為0.7um的有序多孔氧化鋁粉末。并利用多孔氧化鋁為模板，結(jié)合浸漬滲透技術(shù)及熱處理將Eu<,2>O<,3>組裝進(jìn)多孔氧化鋁內(nèi)。熒光光譜發(fā)現(xiàn)組裝后的Eu<,2>O<,3>/Al<,2>O<,3>納米結(jié)構(gòu)復(fù)合材料激發(fā)光譜有兩部分組成，