纳米晶ZnO可见发射机制的研究

利用化学沉淀法制备了纳米ZnO粉体,室温下测量了样品的光致发光谱(PL)、X射线衍射谱(XRD),给出了样品的透射电子显微照片(TEM).X射线衍射(XRD)的结果表明:纳米晶ZnO具有六角纤锌矿晶体结构,颗粒呈球形或椭球形.观察到二个荧光发射带,中心波长分别位于398 nm的紫带和510 nm的绿光带.发现随退火温度升高,粒径增大,紫带的峰值减弱、绿带的峰值增强.证实了纳米晶ZnO绿光可见发射带来自氧空位形成的施主和锌空位形成的受主之间的复合.     

高分子网络凝胶法制备ZnO超细粉体及其光学性能

采用高分子网络凝胶法制备球形ZnO超细粉体。通过聚乙烯醇(PVA)亚浓溶液交联网络的空间位阻作用,经过烧结,获得了具有球形形貌的粒径为1~3μm的ZnO粉体颗粒。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)分析了不同PVA浓度以及退火温度对产物形貌、结构的影响,发现在PVA溶液浓度为5%,并且经500℃热处理所形成的ZnO球形颗粒最为均匀规整。研究了球形ZnO粉体的光致发光性能,室温下经325nm波长激发,观察到两个中心波长分别位于407,468nm的微弱的荧光发射带,在合适温度下,在385nm处还出现了较强的紫外峰。PL光谱表明,退火温度对ZnO的光致发光影响较大,随着退火温度升高,由于表面缺陷和结晶性能发生变化,407nm处发射峰逐渐减弱消失,而紫外发光先增强后减弱,经500℃热处理样品的紫外发光性能达到最佳。     

退火温度对Cu:ZnO薄膜绿光发射的影响

利用溶胶-凝胶法在Si衬底上制备了不同退火温度的Cu:ZnO薄膜.利用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜和光致发光谱研究了样品的晶格结构、表面形貌、成分及其发光特性.结果表明:所有样品均具有高度的c轴择优取向,随着退火温度的升高,样品的结晶质量变好,样品的表面都被晶粒覆盖,强而稳定的绿光发射被观察到.绿光强度随退火温度的升高先增加后减小,发光中心位置不随退火温度的变化而改变,这样的绿光发射强而稳定.XRD和XPS结果表明,随退火温度的升高Cu2+还原为Cu+,导致Cu:ZnO薄膜形成的缺陷是VZn,所以绿光发射是由VZn引起的.Cu2+还原为Cu+时,Cu:ZnO薄膜中VZn浓度增加,使绿光发射强度增大.当退火温度超过800?C时,Cu2+的还原能力变差,绿光发射强度减弱.     

沉淀法制备In/ZnO纳米粉及其发光特性

采用沉淀法制备In/ZnO纳米粉,通过XRD和光致发光谱等分析手段,详细讨论了不同In掺杂浓度、煅烧温度、反应物配比,以及沉淀剂种类对In/ZnO纳米粉微结构及光致发光特性的影响。实验结果表明,随着In掺杂浓度的增加,In/ZnO纳米粉的结晶性能和紫外发光强度因杂质缺陷的增多而逐渐减弱;同时观察到该发光峰位从389nm红移至419nm,这可能是由于施主能级和导带的合并,以及杂质能级的潜在波动因素的影响所致。当煅烧温度从500℃升至600℃时,晶粒尺寸逐渐变大,紫外发射强度也因结晶性的增强而逐渐增大;当温度继续升高至800℃时,结晶性的进一步提高导致紫外发射强度增强,同时由于温度的升高使得ZnO晶格中离子动能变大而更易于产生氧空位,从而导致525nm绿光发射也大大增强;当温度升高至1 000℃时,紫外发射强度由于过多的氧空位而被极大抑制,此时525nm绿光发射成为了发光主成份。随着反应物NH4HCO3/Zn(NO3)2摩尔比的增加,由于反应速率的加快,使得In/ZnO纳米粉晶粒变小,紫外发光强度下降。沉淀剂种类(NH4HCO3或NaOH)对前驱体粉末的结晶性能有着显著的影响,但对最终纳米粉产物的发光性能影响不大。     

热处理温度对ZnO∶Al薄膜性能的影响

利用溶胶-凝胶技术在玻璃衬底上制备了ZnO∶Al薄膜,表征了薄膜的结构、光透过和光致发光特性,探讨了热处理温度对薄膜晶体结构和光学性质的影响.结果表明,在热分解温度400 ℃和退火温度600 ℃时,ZnO∶Al薄膜的C轴择优取向明显,透过率较高.在热处理温度400 ℃情况下,激发波长340 nm的光致发光谱中有三个发光中心,紫外发光强度随退火温度的升高先升高后下降,500 ℃时发光强度最强.其它两个发光峰的强度随退火温度的升高而降低甚至消失.激发波长不同,ZnO∶Al薄膜的发光中心和强度均发生变化.     

煅烧温度对Ba1.2Ca0.64SiO4：0.10Eu，0.06Mn粉体发光性能的影响

以MCM-41为硅源,在800~1 100℃下合成了Ba_1.2Ca_0.64SiO₄：0.10Eu,0.06Mn荧光粉,研究了煅烧温度对荧光粉发光性能的影响。实验结果表明,Eu²⁺的蓝绿光发射带的强度与宽度随煅烧温度的升高先增大后减小,在1 000℃时强度达到最大。最大发射峰位随温度的升高而发生红移,由800℃和900℃时的450 nm移至1 000℃和1 100℃时的480 nm。Mn²⁺的红光发射起源于Eu²⁺发射光的激发,其强度随温度的升高而增大。与Mn²⁺发生能量传递作用的Eu²⁺主要位于10配位的M（1）格位。     

Eu3+在层状钙钛矿M2TiO4（M=Ca,Sr,Ba）红色荧光粉中的发光特性

采用高温固相法制备了Eu3+掺杂的层状钙钛矿M2TiO4∶Eu3+(M=Ca,Sr,Ba)红色荧光粉,借助X射线衍射、紫外可见漫反射光谱和荧光光谱研究了不同煅烧温度下粉体的晶相组成及其光致发光性能。结果表明:在煅烧温度1 000℃保温2h时即可得到纯相Sr2TiO4和Ba2TiO4粉体,但即使进一步的升高温度并延长保温时间均无法得到Ca2TiO4粉体。Ba2TiO4∶Eu3+粉体在395nm激发下发射594nm(5 D0→7 F1)和615nm(5 D0→7 F2)橙红光。Sr2TiO4∶Eu3+粉体区别于通常Eu3+的特征发射,在近紫外和蓝光激发下主要发射578nm(5 D0→7 F0)和626nm(5 D0→7 F2)的强烈橙/红光,具有更好的红光色纯度和发光强度,其中363nm电荷迁移激发下具有最高的发光效率,是一种适用于近紫外和蓝光LED芯片的红光材料。     

花状ZnO纳米结构的液相合成和光学性能

在常压下,以ZnCl2和NaOH为原料,不添加任何表面活性剂等有机物质,研究了用60℃恒温搅拌的湿化学法制备花状纳米ZnO。XRD、SEM和TEM分析结果表明:所得纳米ZnO是由平均直径约为80nm左右的纳米棒组成的花状结构,其平均长度可达1μm;利用紫外-可见分光光度计测试了光吸收性能,发现ZnO产物对300～380nm波长范围的光有强的吸收性;室温光致发光光谱显示:产物在462nm和620nm处分别出现了蓝光发射和较强较宽的红光发射。     

纳米晶ZrO2∶Er^3＋的制备及发光性质

制备了纳米晶ZrO2∶Er3 发光粉体,所制备的粉体室温下具有Er3 离子特征荧光发射,主发射有蓝光和绿光两部分,其中位于406,474nm的蓝光较强。对不同煅烧温度下所制备的样品研究表明:因不同温度下所制得样品的晶相不同,绿光区的发光中心也不同。当四方相和单斜相达到一定的比例时,发光最强。同时观测到Er3 离子的上转换发射(包括绿光和红光两部分)。讨论了上转换发射的跃迁机制,976nm激发下的上转换过程是双光子过程。荧光强度与Er3 的掺杂浓度关系研究表明,Er3 在ZrO2中有浓度猝灭现象,最适宜掺杂浓度的原子数分数为0.9%(Er3 /Zr4 )。     

CeOx与ZnO纳米复合粉体的制备及其发光性能

通过溶胶-凝胶法制备CeOx／ZnO纳米复合粉体,并对其结构和光致发光特性进行了研究。发现500℃烧结出的复合粉体在502nm处的绿光发射同纯ZnO的相比有显著的增强;600℃烧结的样品在603nm出现新的发光峰。通过XRD和XPS分析认为荧光增强的主要原因同粉体中铈主要以Ce^3 形式存在有关,新的发光峰可能来源于ZnO／CeO2界面处形成的新的能级跃迁。     

退火温度对ZnO薄膜结构和发光特性的影响

采用反应射频磁控溅射法在 Si(100)基片上制备了高c轴择优取向的ZnO薄膜，研究了退火温度对ZnO薄膜的晶粒尺度、应力状态、成分和发光光谱的影响，探讨了ZnO薄膜的紫外发光光谱和可见发光光谱与薄膜的微观状态之间的关系.研究结果显示,在600—1000℃退火温度范围内，退火对薄膜的织构取向的影响较小，但薄膜的应力状态和成分有比较明显的变化.室温下光致发光光谱分析发现，薄膜的近紫外光谱特征与薄膜的晶粒尺度和缺陷状态之间存在着明显的对应关系；而近紫外光谱随退火温度升高所呈现的整体峰位红移是各激子峰相对比例变 关键词： ZnO薄膜 退火 光致发光 射频反应磁控溅射 可见光发射     

Excellent UV absorption in spin-coated thin films of oleic acid modified zinc oxide nanorods embedded in Polyvinyl alcohol

The aim of the study is to investigate the optical properties of spin-coated, highly transparent nanocomposite films of oleic acid modified ZnO (Zinc oxide) nanorods embedded in Polyvinyl alcohol (PVA) matrix. Pristine and oleic acid (OA) modified ZnO nanorods have been prepared by wet chemical synthesis and are characterized by X-ray diffraction, FESEM, TEM and FT–IR spectroscopy techniques. The optical properties of ZnO/PVA films are studied using UV–visible absorption and Photoluminescence (PL) spectroscopy. The results show that the optical absorption of the films in the UV region is quite high and more than 95% absorption is observed in films prepared from OA modified ZnO nanorods. The excellent UV absorption at around 300 nm offers prospects of applications of these films as efficient UV filters in this wavelength region. The PL spectrum of pristine ZnO nanorods shows almost white light emission whereas OA modified ZnO nanorods have a more intense peak centered in the blue region. The PL emission of OA modified ZnO/PVA film shows appreciable increase in intensity compared to the film obtained with pristine ZnO. The surface modification of ZnO by the polymer matrix removes defect states within ZnO and facilitates sharp near band edge PL emission at 364 nm.     

Green luminescent ZnO:Cu<Superscript>2+</Superscript> nanoparticles for their applications in white-light generation from UV LEDs

Copper doped ZnO nanoparticles were synthesized by a chemical technique based on a hydrothermal method. The crystallite sizes, estimated by XRD and TEM/SEM for different doping percentage of Cu²⁺ (1–10%), were found to be in the range of ~10–15 nm. TEM/SEM images showed formation of uniform nanorods, the aspect ratio of which varied with doping percentage. Photoluminescence (PL) measurement showed strong green visible emission and PL intensity was found enhanced with increase in doping percentage. The increase in the PL intensity was mainly due to Cu incorporation in ZnO lattice. Currently, light-emitting diodes (LEDs) giving ultraviolet emission have been combined with broad-band visible green phosphors to make white-light LEDs. Thus, green luminescent ZnO:Cu²⁺ nanoparticles are seen as necessary and condemnatory constituent for white-light generation from UV LEDs, underlying the importance of the current work.     

核壳型ZnS∶Cu/ZnS量子点的制备及发光性质

本文采用水相合成方法制备了ZnS∶Cu量子点并进行了ZnS壳层修饰,研究了壳层厚度对ZnS∶Cu量子点光学性质的影响,采用TEM、XRD、PL、PLE和UV-Vis等测试方法对其进行了表征。实验结果表明,合成的ZnS∶Cu/ZnS量子点为立方闪锌矿,尺寸分布均匀呈球形,分散性良好,经过壳层修饰平均粒径由2 nm增加到3.2 nm。随着ZnS壳与ZnS核量的比的增加,量子点的PLE激发峰位置和UV-Vis吸收谱线出现红移,也说明了量子点的尺寸增大,证明ZnS在ZnS∶Cu量子点的表面生长,形成了核壳结构的ZnS∶Cu/ZnS量子点。随着壳层增厚,量子点与铜离子发光中心相关的发射峰强度先增大后减小,当壳核比n_s/n_c=2.5时,发光强度达到最大。     

两步溶液法制备亚微米ZnO棒阵列及其退火后的发光

通过改变溶液浓度、酸碱度等生长条件,用两步化学溶液沉积法在玻璃衬底上制备出有序排列的亚微米级ZnO棒阵列,棒的截面呈正六边形,直径约为200~500nm。测量了样品的XRD谱和扫描电镜像,证明这些样品都是六方纤锌矿结构的ZnO单晶,且以[002]方向择优生长。将样品退火前后的PL光谱进行比较分析,发现退火后样品的发射光谱中紫外峰消失而长波段的红色发光峰红移并且增强(峰位由630nm左右移到720nm),而其激发光谱中的室温激子激发峰也增强。当退火时间增加到6h后,出现了由430nm的蓝峰和505nm绿峰组成的宽谱带蓝绿色发射。并对发光机理进行了讨论。     

Zn2 SnO4 立方体的水热合成及其荧光性质

利用水合肼作缓释型碱源和络合剂,采用水热法合成了Zn₂SnO₄立方多面体。XRD物相分析表明,产物为结晶良好的立方反尖晶石结构Zn₂SnO₄。FESEM和TEM形貌分析表明,该Zn₂SnO₄微晶为边长100~400 nm左右的立方体,其光致发光光谱是蓝-绿光发射带(中心590 nm处),在400 ℃空气气氛下退火1 h后,蓝-绿光发射带的强度显著降低。这主要是因为退火处理提高了晶体质量,降低了氧空位浓度,从而降低了可见光发射带的强度。     

磁控溅射制备ZnO薄膜的结构及发光特性研究

采用射频反应磁控溅射法在玻璃衬底上制备出具有c轴高择优取向的ZnO薄膜,利用X射线衍射、扫描探针显微镜及荧光分光光度法研究了生长温度对ZnO薄膜微观结构及光致发光特性的影响。结果表明,合适的衬底温度有利于提高ZnO薄膜的结晶质量;在室温下测量样品的光致发光谱(PL),观察到波长位于400 nm左右的紫光、446 nm左右的蓝色发光峰及502 nm左右微弱的绿光峰,随衬底温度升高,样品的PL谱中紫光及蓝光强度逐渐增大,同时,绿光峰的强度也表现出一定程度的增强。经分析得出紫光应是激子发光所致,而锌填隙则是引起蓝光发射的主要原因,502 nm左右的绿光峰应该是氧的深能级缺陷造成的。此外,还测量了样品的吸收谱,并结合样品吸收谱的拟合结果对光致发光机理的分析作了进一步的验证。     

The structure and photoluminescence properties of TiO<Subscript>2</Subscript>-coated ZnS nanowires

The structure and photoluminescence properties of TiO₂-coated ZnS nanowires were investigated. ZnS nanowires were synthesized by thermal evaporation of ZnS powder and then coated with TiO₂ by using the metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) technique. We performed scanning electron microscopy, transmission electron microscopy (TEM), X-ray diffraction (XRD), energy-dispersive X-ray spectroscopy, and photoluminescence (PL) spectroscopy to characterize the as-synthesized and TiO₂-coated ZnS nanowires. TEM and XRD analyses revealed that the ZnS core and the TiO₂ coatings had crystalline zinc blende and crystalline anatase structures, respectively. PL measurement at room temperature showed that the as-synthesized ZnS nanowires had two emissions: a blue emission centered in the range from 430 to 440 nm and a green emission at around 515 nm. The green emission was found to be dominant in the ZnS nanowires coated with TiO₂ by MOCVD at 350°C for one or more hours, while the blue emission was dominant in the as-synthesized ZnS nanowires. Also the mechanisms of the emissions were discussed.     

液晶-氧化锌纳米复合材料的可调发光

采用超声波分散技术,选用氧化锌纳米晶体和液晶（N-（4-methoxybenzylidene）-4-ethoxybenzenamine）,制成液晶质量分数分别为10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%的液晶-氧化锌纳米复合材料。通过X射线衍射仪、透射电子显微镜、光致发光光谱仪对样品进行表征。实验结果表明：当液晶MB₂BA在氧化锌纳米晶体的质量分数从0增加到80%时,氧化锌纳米复合材料的PL光谱峰值最终移到了418 nm的蓝光区域。随着氧化锌纳米晶体中液晶分子的增加,氧化锌纳米晶体的表面缺陷减少、其深层发光明显削弱,氧化锌纳米晶体的光致发光可以由最初的黄绿色转变为蓝色。因此,可以在氧化锌纳米晶体中通过添加适量的液晶MB₂BA来实现蓝光发射。