鋱、釤摻雜ZnO量子點制備及其光譜調(diào)制機(jī)理研究.pdf

1、ZnO量子點具有較高的禁帶寬度，對紫外線的吸收能力強(qiáng)，容易實現(xiàn)摻雜，是極具應(yīng)用潛力的材料之一。而稀土元素?fù)碛胸S富的能級，可以產(chǎn)生多樣的輻射吸收和發(fā)射，為制備發(fā)光材料提供了多種多樣的選擇。將稀土離子摻雜進(jìn)ZnO量子點，進(jìn)一步改善ZnO量子點及稀土離子的發(fā)光性能，應(yīng)用于太陽能玻璃蓋板，推進(jìn)ZnO量子點在太陽能電池中的應(yīng)用，提高太陽能的利用率。
　　本實驗采用溶膠-凝膠法，分別制備了鋱單摻、釤單摻以及鋱-釤雙摻的ZnO量子點，分析了鋱、

2、釤離子的摻雜濃度對ZnO量子點的結(jié)構(gòu)形貌以及發(fā)光性能的影響，討論了ZnO基質(zhì)與鋱離子、ZnO基質(zhì)與釤離子和鋱、釤離子之間的能量傳遞過程。具體的內(nèi)容及結(jié)果如下：
　?。?）稀土離子的摻雜對ZnO量子點的晶相沒有影響，制備的均為ZnO晶體，XRD中沒有其它物質(zhì)的衍射峰出現(xiàn)。隨著鋱離子、釤離子濃度的增加，ZnO量子點的XRD衍射峰的峰強(qiáng)減弱，衍射峰呈現(xiàn)先向低角度方向移動后向高角度偏移的趨勢，即量子點尺寸先增大后減小。ZnO量子點結(jié)晶程度

3、降低，出現(xiàn)晶體缺陷。
　?。?）TEM分析得到稀土離子的摻雜并沒有對ZnO量子點的形貌以及粒徑分布有明顯影響，平均粒徑均在5nm左右。ZnO量子點呈圓形，晶格清晰，但存在團(tuán)聚的現(xiàn)象。XPS證明了ZnO量子點中Tb-O-Zn和Sm-O-Zn結(jié)構(gòu)的存在。
　?。?）鋱單摻、鋱-釤雙摻的ZnO量子點在485nm波長的激發(fā)下實現(xiàn)了Tb3+離子的特征發(fā)光；釤單摻、鋱-釤雙摻的ZnO量子點在472nm波長的激發(fā)下實現(xiàn)了Sm3+離子的特征

4、發(fā)光。在325nm波長的激發(fā)下，實現(xiàn)了ZnO量子點、Tb3+離子及Sm3+離子的共同發(fā)光。
　　（4）隨著鋱離子、釤離子濃度的增加，ZnO量子點的發(fā)光強(qiáng)度先增強(qiáng)后減弱。鋱、釤單摻的ZnO量子點在稀土離子濃度為1％時發(fā)生濃度猝滅；鋱-釤雙摻的ZnO量子點在Sm3+離子含量為2%，Tb3+離子含量為1%時發(fā)生濃度猝滅。摻雜后的ZnO量子點與未摻雜時相比，發(fā)射光譜出現(xiàn)一定程度的紅移。
　?。?）ZnO基質(zhì)與Tb3+離子、ZnO基質(zhì)