銦、釔氫氧化物和氧化物以及光子晶體的制備與性能研究.pdf

1、納米材料是指特征維度尺寸在納米數(shù)量級(1～100nm)的固體材料。由于具有量子尺寸效應(yīng)，小尺寸效應(yīng)以及表面效應(yīng)等特殊性質(zhì)，納米材料的光學(xué)性質(zhì)表現(xiàn)一系列不同于塊體材料的新奇性質(zhì)。氫氧化銦和氧化銦是重要的半導(dǎo)體材料，塊體的氧化銦在室溫下沒有任何熒光性質(zhì)，但當(dāng)尺寸減小到納米級時，由于晶體有氧空穴的存在，所以具有了良好的熒光性質(zhì)。氫氧化釔和氧化釔由于釔離子的電子層結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)出光學(xué)惰性，是優(yōu)異的發(fā)光基質(zhì)材料。光子晶體是一種介電常數(shù)隨空間周期性變化

2、的新型光學(xué)微結(jié)構(gòu)材料，可以用于控制光的傳播方向。因此，對納米材料光學(xué)性質(zhì)的研究和光子晶體的研究是一個統(tǒng)一的課題。 本文主要研究了銦、釔氫氧化物和氧化物微納米結(jié)構(gòu)的合成以及蝴蝶翅膀的光子晶體結(jié)構(gòu)，并對它們的光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了初步研究。 一、以In2O3粉體為原料，加入一定濃度的NaOH溶液，通過簡單的水熱處理，得到了去角去棱狀的In(OH)3微晶。通過高溫煅燒后，得到了去角去棱狀的In2O3微晶，且尺寸大小與前驅(qū)體相當(dāng)。改變反

3、應(yīng)時間對去角去棱狀I(lǐng)n(OH)3的形成機(jī)理進(jìn)行探討，發(fā)現(xiàn)這種結(jié)構(gòu)的形成主要有兩個步驟：首先是In2O3和NaOH反應(yīng)生成In(OH)3立方晶體，然后是合成的In(OH)3和剩余的NaOH發(fā)生了兩性反應(yīng)，由于立方晶體的頂點(diǎn)和晶棱能量比相應(yīng)晶面的能量要高，所以In(OH)3立方晶體的頂點(diǎn)和晶棱率先并NaOH反應(yīng)，在適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)時間下，便得到了這種特殊的去角去棱狀結(jié)構(gòu)。熒光光譜表明，去角去棱狀I(lǐng)n(OH)3和In2O3與完整的和去角狀的In(O

4、H)3和In2O3立方晶體相比，具有更優(yōu)異的光致發(fā)光性質(zhì)。 二、以Y(NO3)3·6H2O和十八胺分子(ODA)為原料，用無水乙醇作為溶劑和反應(yīng)體系，經(jīng)過溶劑熱處理，得到了米狀的Y(OH)3粒子。通過改變反應(yīng)時間，反應(yīng)溫度，反應(yīng)體系的極性以及堿源等影響因素，對米狀的Y(OH)3粒子的形成機(jī)理進(jìn)行了初步探討。結(jié)果表明，在此實(shí)驗(yàn)中，無水乙醇是得到米狀產(chǎn)物的關(guān)鍵因素。將米狀的Y(OH)3在500℃的空氣氛圍下煅燒，可以得到了立方晶型的

5、米狀Y2O3粒子，其形貌和大小與前驅(qū)體基本相同。 采用相同的實(shí)驗(yàn)步驟合成了米狀的Y(OH)3：Eu3+和Y2O3：Eu3+，并利用熒光分光光度計分別對其進(jìn)行了光致發(fā)光光譜分析。 三、以柑橘鳳蝶翅膀?yàn)檠芯繉ο?，對其光子晶體結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了研究。然后以此翅膀?yàn)槟０?，采用溶膠—凝膠法和后續(xù)的煅燒處理，得到了TiO2，SiO2和Al2O3的翅膀結(jié)構(gòu)復(fù)制體。測試結(jié)果表明，所得的氧化物復(fù)制體不但具有翅膀的微觀結(jié)構(gòu)，而且產(chǎn)生了一定