毫秒激光液相燒蝕法制備熒光納米材料及表面修飾的研究.pdf

1、材料的可控制備以及性能的優(yōu)化是納米材料能夠?qū)崿F(xiàn)實際應(yīng)用的必要條件。相對于常見的納秒激光,長脈寬毫秒激光液相燒蝕法能夠提供穩(wěn)定的生長條件、具備較高的制備效率,通過改變液體介質(zhì)種類、激光參數(shù)等條件有望控制納米材料的形貌、尺寸、結(jié)構(gòu)組成和表面狀態(tài)等,對于優(yōu)化納米材料的制備工藝、實現(xiàn)材料的可控合成具有非常重要的意義。
　　 硅及氧化鋅是一種環(huán)境友好的熒光納米材料,近年來受到了科研工作者廣泛的關(guān)注。本課題重點研究了硅基及氧化鋅基納米材料的

2、制備及光學(xué)性能。利用毫秒激光液相燒蝕法,改變靶材成分、組成,液相介質(zhì)種類,激光參數(shù),制備得到了多種新型的納米結(jié)構(gòu)。
　　 通過激光燒蝕誘導(dǎo)一氧化硅的相分離,首次得到了形狀規(guī)則的球狀納米晶。對比不同激光參數(shù)和不同溶液中的作用結(jié)果,提出硅納米球的生長機制,指出硅納米球是在激光誘導(dǎo)產(chǎn)生的低溫固相區(qū)形成的,激光瞬間產(chǎn)生的極高的溫度和極快的冷卻速度是形成納米球的關(guān)鍵。本課題還通過激光燒蝕硅氧碳,得到了含有碳化硅納米球的復(fù)合結(jié)構(gòu)。
　

3、　 通過激光燒蝕有機物溶液中的硅納米球,能夠顯著改善硅納米球的分散性。增大激光單脈沖能量,能夠得到石墨層包覆的硅納米球。激光燒蝕正己烷中的硅靶,能夠直接得到碳化硅、碳包硅基納米材料等多種材料。有機物在激光誘導(dǎo)高溫下能夠發(fā)生分解,產(chǎn)生碳原子,吸附在硅晶表面形成碳層或與直接參與納米晶的形成過程,得到多種結(jié)構(gòu)的納米晶。
　　 通過激光燒蝕復(fù)合靶材,制備得到分散良好、尺寸均勻、穩(wěn)定性高、水溶的摻雜氧化鋅納米晶。利用化學(xué)置換法得到混合均

4、勻的銅鋅靶,改變靶材的銅鋅比例,可以得到不同摻雜度的銅摻雜氧化鋅納米晶。由于銅在氧化鋅中形成了新的受主能級,納米晶的熒光隨摻雜濃度的升高不斷產(chǎn)生紅移。本課題通過改變靶材的成分,還得到了錳摻雜、鎂摻雜、鋰摻雜的氧化鋅納米晶。
　　 通過化學(xué)沉淀法,得到了大量的氧化鋅納米晶。改變原料比例,得到了具有不同的發(fā)光性能的氧化鋅納米晶,分析認為不同的發(fā)光源自于不同的缺陷。通過不同的胺類有機物修飾影響了氧化鋅的熒光性能?？偨Y(jié)了有機物的影響機制