金對納米材料發(fā)光性能的影響.pdf

1、通過不同的摻雜或雜化復合來改變納米熒光材料的發(fā)光性能,以適應不同的應用需求,這己成為當今納米材料科學領域的前沿和熱點。本論文選用傳統(tǒng)的ZnO半導體材料和Y2O3:Eu3+稀土熒光材料作為研究對象,通過簡單的共沉淀法制備出花狀ZnO和一維Y2O3:Eu3+熒光納米材料,利用貴金屬Au在晶格中的引入和偏析形成雜化結構來影響納米結構的光學性能。具體內容如下:
　　 (1)通過一個簡單的共沉淀法制得Zn5(OH)6(CO3)2:Au納米

2、花狀前驅體,并分別在260℃和800℃下退火得到ZnO/Au兩個樣品。在ZnO中添加Au會導致成分波動。另外,隨著加熱部分Au會從ZnO基體中脫溶析出附著在納米花狀結構表面,會導致界面波動和等離子體效應。因此,在低激發(fā)功率密度時,室溫近帶邊(NBE)發(fā)射是由約束激子躍遷為主,同時由于Au等離子體共振增強使得發(fā)射強度幾乎呈超線性增加。然而,在高激發(fā)強度時由于電子-空穴等離子體的產生,導致帶隙重整化,帶邊發(fā)射紅移；另一方面,由于Auger非

3、輻射復合的形成以及這些自由的光生電子向金轉移,結果造成了在更高的激發(fā)強度下近帶邊發(fā)射反而減弱。對綠色可見發(fā)射而言,其更可能來自導帶邊淺陷阱中的電子和具有雙離子氧空位V**0的深陷阱空穴之間的躍遷。在這些樣品中存在大量的淺陷阱中心,它們對電子的捕獲比電子-空穴對的湮滅要更快,這樣導帶邊的光生電子快速被陷阱捕獲然后再與價帶邊的空穴復合,而不是通過禁帶中的中間能級再回到價帶,所以隨著激發(fā)強度的增加不僅進一步使得近帶邊發(fā)射紅移,而且近帶邊發(fā)射與

4、綠色發(fā)射積分強度比增加。在260℃退火的樣品中,由于Au的脫溶較少,晶格中不僅存在V**0,還存在其它類型的多種缺陷,它們能夠被互相補償。然而在800℃下退火的樣品中,晶格已形成了完全平衡的狀態(tài),在晶格中形成了單一的缺陷,如V**0。因此,相對于800℃下退火的樣品而言,在260℃退火的樣品中缺陷發(fā)射更弱。
　　 (2)通過使用YCl3和Y(NO3)3這兩種不同的原料作為反應物,用相同的共沉淀法方法分別制備出了管狀和棒狀的Y2(

5、CO3)3(H2O)2:Eu,Au前驅體,然后退火后分別得到相應的Y2O3納米管和納米棒。在短紫外線(251am)激發(fā)下,對Y2O3:0.05Eu3+在611am處的5D0-7F2紅色發(fā)射來說,納米管的發(fā)射強度是納米棒的67.7倍。這主要是由于形狀、維度和更薄的壁厚影響了Eu3+離子周圍的環(huán)境。對納米管來說,Au的添加降低了611nm處的5Do-7F2紅色發(fā)射。然而對于納米棒來說,Au的引入可以使樣品的611nm處的5D0-7F2紅色發(fā)