納米ZnO在多孔氧化鋁模板內(nèi)的發(fā)光特性的研究.pdf

1、ZnO為直接帶隙寬禁帶半導(dǎo)體材料，可作為藍(lán)綠波段光電子設(shè)備和半導(dǎo)體激光器件的基礎(chǔ)材料。利用陽極氧化法制備的多孔氧化鋁可以作為制備多種納米復(fù)合材料的模板。本文主要對(duì)多孔氧化鋁膜的生長規(guī)律和ZnO/PAA(PorousAnodicAlumina)組裝體系的發(fā)光性質(zhì)進(jìn)行了研究。 通過對(duì)多孔Al2O3模板進(jìn)行掃描電鏡(SEM)和X光衍射的測(cè)試，我們觀察到多孔Al2O3模板的孔洞在微米范圍內(nèi)呈有序的六角排列(但隨電解液種類不同，有的孔洞在

2、觀察的時(shí)間內(nèi)排列還不夠規(guī)則)，孔洞的生長方向與鋁基體的表面垂直，彼此平行；而Al2O3膜本身的結(jié)構(gòu)是非晶態(tài)的。我們進(jìn)一步研究了多孔Al2O3膜的生長規(guī)律，發(fā)現(xiàn)隨著陽極氧化電壓的增大，氧化鋁模板的孔間距和孔徑都與電壓呈線性關(guān)系地增大；采用不同種類的電解液所制備的氧化鋁模板的顏色不同，草酸制備的模板呈黃色，而以磷酸和鉻酸電解液制備的模板為淡藍(lán)紫色，去除鋁基底后的氧化鋁膜是透明的；陽極氧化時(shí)間越長，氧化膜的厚度就越厚，孔洞的排列越趨向周期性的

3、規(guī)則排列，表明多孔氧化鋁膜的孔洞按“自組織”方式生長；陽極氧化的溫度要盡可能得低，溫度高于20℃，模板表面就會(huì)起泡，從而損壞模板。 采用溶膠-凝膠法，在多孔Al2O3模板的孔洞內(nèi)成功地?fù)饺爰{米ZnO發(fā)光材料，我們研究了多孔氧化鋁模板對(duì)ZnO發(fā)光性能的影響。我們得到如下主要結(jié)果： (1)多孔Al2O3模板，在484nm附近存在一個(gè)強(qiáng)的藍(lán)光發(fā)光峰，其發(fā)光機(jī)制來源于多孔Al2O3膜內(nèi)存在著大量的氧離子單空位(F+心)。

4、 (2)不同溫度退火后的多孔Al2O3模板，在472nm附近有一個(gè)強(qiáng)的藍(lán)光發(fā)光帶，退火后比退火前的模板發(fā)光譜線的這種“藍(lán)移”，主要是因?yàn)橥嘶饻p小了氧化鋁模板內(nèi)部的應(yīng)力；發(fā)光峰的強(qiáng)度隨退火溫度的升高而降低，這是因?yàn)閿U(kuò)散進(jìn)入模板的氧與模板內(nèi)的氧空位復(fù)合，從而導(dǎo)致氧空位濃度減小；另外，我們觀察到在大約500℃以上的溫度退火后，Al2O3模板的發(fā)光消失，這是因?yàn)檠蹩瘴蝗毕?F+心)的消除。 (3)對(duì)于納米ZnO/PAA組裝體系，不同退火