纳米锗颗粒镶嵌薄膜的荧光特性研究

研究了不同颗粒尺寸的纳米Ge-SiO₂镶嵌薄膜的室温荧光光谱以及不同激发光能量对荧光峰的影响．实验结果表明，沉积态Ge-SiO₂薄膜样品在可见光区域不发光．退火后的样品（平均锗颗粒尺寸为3.2—6.0nm）在380—520nm波长范围内有明显的蓝光发射现象．当用λ=300nm的光激发，观测到中心波长为420nm（2.95eV）的光致荧光峰；而用633nm波长的光激发，谱图上出现中心波长分别为420和470nm的两个荧光峰．随着纳米锗颗粒尺寸的增加，光致荧光峰的相 关键词：     

胶体金纳米颗粒的荧光光谱特性

研究了胶体金纳米颗粒的荧光激发光谱和荧光发射光谱特性.增大激发光的波长,发射峰相应红移并在629nm达到最强,对应的灵敏激发波长为473nm.增加金纳米颗粒粒径,观察到发射谱的峰值先增大然后减小.发射峰产生的原因在于电子与带间空穴的复合导致非线性共振光散射.发射峰强度和金颗粒粒径的关系可以用表面等离子体震荡引起的局域场增强来解释,数值计算结果和实验结果能较好的吻合.     

尺寸效应对Er3+掺杂纳米Y2O3的发光特性的影响

采用燃烧法制备了不同尺寸的Er3+掺杂Y2O3粉体材料,研究了尺寸效应对Er3+掺杂纳米Y2O3材料发光特性的影响.光声光谱显示,对于不同晶粒尺寸的样品,Er3+离子光声峰位置几乎保持不变.这表明小尺寸效应对稀土离子能级位置影响很小.对488 nm激光激发下的发射谱的分析发现,随着样品颗粒尺寸的减小,4S3/2能级和2H11/2能级向基态发射的强度比减小.分析认为属于超敏跃迁的2H11/2能级向基态的荧光发射随粒子尺寸的减小而相对增强.对518 nm激发下554 nm的荧光衰减曲线的测试和分析发现,处于4S3/2激发态的Er3+离子对之间的上转换能量传递概率随粒子尺寸的减小而增加.     

纳米银六角阵列在掺氧氮化硅中的局域表面等离激元共振特性仿真

通过COMSOL Multiphysics 和 Lumerical FDTD solution对不同尺寸纳米银六角阵列在非晶态掺氧氮化硅(a-SiN_x:O)介质中的局域表面等离激元共振(LSPR)特性进行仿真, 计算结果表明半径为25 nm的纳米银六角阵列形成的局域表面等离激元(LSP)与厚度为70 nm的a-SiN_x:O的蓝光发射(460 nm)的共振效果最为显著, 随着纳米银颗粒尺寸的增大其消光共振峰红移. 在460 nm波长激发下半径为25 nm的纳米银阵列在a-SiN_x:O中的极化强度和表面极化电荷的分布模拟证明了该阵列在460 nm激发下形成的LSP为偶极子极化模式, 通过对该尺寸的纳米银阵列的LSP 在a-SiN_x:O中的最强垂直辐射空间计算, 获得了银颗粒上方a-SiN_x:O的最佳厚度为30 nm, 仿真结果对硅基蓝光发射器件(450–460 nm)的设计提供了重要的理论参考.     

领结型纳米银金属阵列对氮化镓基发光二极管光提取效率的影响

为了提升氮化镓(GaN)基发光二极管(Light Emitting Diode,LED)的发光效率,设计工艺简单且成本低廉的领结型纳米银金属阵列,并将该结构集成于GaN基发光二极管的表面,在不破坏外延结构的情况下通过激发局域表面等离激元效应有针对性地提升不同波段发光二极管的光提取效率.利用时域有限差分法系统地模拟计算不同尺寸的领结型纳米银金属阵列在不同入射波长下对GaN基发光二极管光提取效率的影响,并通过实验进行验证.结果 表明,在中心波长分别为370,425,525 nm的LED的表面集成最优尺寸的领结型纳米银金属阵列,其光致发光峰强度相比于无表面结构的LED分别提升71.1％、148.2％和105.9％.     

铜掺杂氧化锌纳米棒的非线性光学响应竞争特性

利用飞秒脉冲激光激发Cu掺杂ZnO纳米棒,研究其特有的非线性光学性质和激发机制。在激发波长为750 nm的荧光光谱中,二次谐波峰非常弱,几乎可以忽略,存在非常强的激子发光峰和Cu掺杂导致缺陷发光峰。激发强度的增大会导致这两个发光峰强度呈非线性增大,激子发光峰位产生明显红移,而缺陷发光峰位没有变化。进一步增大激发强度,缺陷发光峰强度会出现饱和甚至有所下降,而激子发光峰强度持续增大。当激发波长增加到760 nm时,从样品的荧光光谱可以清楚地识别到二次谐波峰和激子发光峰以及缺陷发光峰并存。随着激发波长的进一步增加,二次谐波强度不断增大,而激子发光峰和缺陷发光峰的强度却随之下降。当激发波长为790 nm和800 nm时,未发现激子发光峰和缺陷发光峰,非线性光谱以二次谐波为主导。研究结果表明,通过选择合适的激发波长和激发强度,可以实现发光颜色的转变,使得Cu掺杂ZnO纳米棒在全光显示方面具有潜在的发展前景。     

水热腐蚀时间对铁钝化多孔硅表面形貌和光致发光的影响

采用水热腐蚀法制备了4个腐蚀时间不同的铁钝化多孔硅样品,铁钝化多孔硅样品表面呈海绵结构,随着腐蚀时间增加,样品表面的平整度下降,腐蚀孔尺寸差别有增大的趋势。在250nm光激发下,样品发光峰位于620nm附近,半峰全宽约130nm。腐蚀时间从10min增加到40min,4个样品的发光峰并未出现定向的红移或蓝移。结合样品傅里叶变换红外吸收光谱的结果,铁钝化多孔硅的光致发光行为可归因于量子限制-发光中心作用,相应的辐射复合发光中心为非桥氧空穴。     

太赫兹波在亚波长随机金属Al颗粒中的相干传播

本文报道亚波长特征尺寸的随机金属颗粒体系由于表面等离子体效应,在太赫兹（THz）电磁波段出现的异常透射现象.通过THz时域光谱实验测量,发现THz波的透射强度不仅随着金属颗粒体系的厚度减小,而且当颗粒体系的横向尺寸大于THz光斑时,透射强度会随着体系横向尺寸的增大而减小,并伴随着透射时间的延迟.同时发现,入射THz电磁场在导电粒子体系中激发的表面等离子波主要沿着体系的边界传播. 关键词： 太赫兹电磁波 金属颗粒 表面等离子体     

水溶性NaYF_4∶Yb/Tm纳米粒子的制备及其上转换发光性质

利用溶剂热法合成了NaYF4:20%Yb,0.5%Tm上转换发光纳米粒子(UCNPs),用扫描电子显微镜、X射线衍射分析、发光光谱测量等手段对水溶性纳米颗粒进行了形貌和发光性质表征。结果表明,UCNPs是纯立方相的NaYF4,尺寸均匀分布在30nm左右。在980nm红外光的激发下,UCNPs能够发出肉眼可见的明亮的蓝紫色光。发射光谱中最强发射峰在479nm,来源于Tm3+离子的1G4→3H6发射,并且给出了UCNPs的上转换发光机制。利用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为表面活性剂所制备的上转换发光纳米颗粒具有良好的水溶性,尺寸较小,在生物荧光标记领域具有潜在的应用价值。     

退火及超声处理对ZnO薄膜结构和发光特性的影响

 利用对向靶射频磁控溅射系统在Si（100）衬底上制备了ZnO薄膜，并对其进行了退火和超声处理。采用XRD,AFM和光致发光谱对其结构、表面形貌和性能进行了分析。结果表明：沉积态ZnO薄膜（002）择优取向稍差,尺寸较小,表面粗糙度较大。随退火温度的升高，颗粒粒径增大，样品的取向性和结晶度都明显变好，应力状态由压应力转变为张应力,粗糙度降低。超声处理缓解了薄膜中的张应力，晶粒尺寸更趋增大;用波长为280 nm的激发光激发薄膜时，沉积态薄膜无发光峰存在;随着退火温度升高，出现了一个378 nm的紫外峰和一个398 nm的紫峰;紫外峰峰值强度随退火温度升高不断增强，而紫峰的峰位随退火温度升高基本不发生变化，峰值强度增强;700 ℃退火后的薄膜经超声处理后，发光谱中出现了峰值波长为519 nm的绿色发光带。     

金纳米颗粒的紫外、蓝紫光波段光致荧光特性

采用电化学方法制备出粒径在20～30 nm的悬浮胶体金纳米颗粒。研究了金纳米颗粒的荧光发射光谱特性。在377和459 nm观察到两个荧光发射峰,分别位于紫外和蓝紫光波段,对应的敏感激发波长为220 nm。减小激发光强度或降低金纳米颗粒的粒子数密度都会使377 nm处的荧光发射峰强度减弱。位于459 nm处的荧光发射峰对激发光强度和颗粒数密度变化更为敏感,并且在激发光强度降低到一定阈值或粒子数密度高于一定阈值后消失。随着激发光强度的增加,位于377和459 nm处的两发射峰强度逐渐靠近,其比值逼近于1。实验结果与随机分布介质的自组织散射式谐振腔理论符合得较好。这表明胶体金纳米颗粒中存在循环多重散射,并由此引发了蓝光及紫外波段的荧光增强,这在光存储和全色显示等方面具有潜在的应用前景。     

微乳液法制备纳米银粒子的结构及其荧光现象研究

采用微乳液法合成了不同粒径的纳米银粒子,考察了环己烷和甲苯作为油相对制备纳米银的影响.对纳米银粒子的尺寸与结构进行了表征,观察到近球形多晶粒子,并有孪晶结构存在,对晶体结构的分析表明银粒子存在不同程度的点阵畸变,晶面间距增大.不同粒径的纳米银粒子氯仿体系可呈现荧光光谱,而纳米银甲苯体系则无荧光发射.结合紫外—可见吸收光谱和电子自旋共振谱对该体系的荧光发射机理进行了分析 关键词： 微乳液 纳米银粒子 纳米晶结构 荧光     

水溶性CdTe量子点的稳态和纳秒时间分辨光致发光光谱

报道了以飞秒脉冲激光为激发光源的水溶性CdTe量子点(QDs)的稳态荧光光谱和纳秒时间分辨荧光光谱.实验发现CdTe量子点的荧光光谱峰值位置随激发波长变化发生明显移动，激发脉冲波长越长，荧光峰位红移越大.荧光动力学实验数据显示，在400nm和800nm脉冲激光激发下，水溶性CdTe量子点的荧光光谱中均含有激子态和诱捕态两个衰减成分，两者的发射峰相距很近，诱捕态的发射峰波长较长.在800nm脉冲激光激发下的诱捕态成分占总荧光强度的比重比400nm激发下的约高3倍，其相对强度的这种变化导致了稳态荧光发射峰位的红移. 关键词： CdTe 量子点 时间分辨 荧光光谱 上转换荧光     

Cr3+单掺杂及Eu3+/Cr3+共掺杂GdAlO3近红外长余辉发光纳米粒子的制备、微结构及光学特性

同时可作为磁共振成像造影剂与近红外余辉光学成像光学探针双功能的纳米粒子,在生物医学领域具有重要的应用价值。采用自蔓延燃烧法制备了不同掺杂浓度的GdAlO₃∶x%Cr3+及GdAlO₃∶1%Cr3+, y%Eu3+近红外长余辉发光纳米粒子。并采用X射线衍射、扫描电子显微镜、激发和发射光谱及发光动力学分析等技术手段,较系统地研究了其微结构及光学特性。实验结果表明,Cr3+取代了GdAlO₃中的Al3+的格位,单掺样品的平均粒子尺寸约为202 nm。GdAlO₃∶x%Cr3+样品的激发谱显示,激发峰来源于Cr3+和Gd3+的跃迁;在583 nm的激发下,在650～750 nm近红外范围内,出现四个近红外光发射峰。其中,725 nm处的发射峰归属为禁戒跃迁2E到4A₂的零声子线, 700和750 nm处的发射峰则为声子边带的发射。在0.2%～2.0%的掺杂浓度范围内,随着Cr3+掺杂浓度的增加,这些发射峰的强度先增强后减弱,最优浓度为1%。而位于735 nm处的发射峰强度随Cr3+浓度增大而增大,其归属于Cr3+-Cr3+对的发光。同时,单掺样品可观察到位于725 nm的长余辉发光,其中GdAlO₃∶1%Cr3+纳米粒子的余辉时间最长,并超过30 s。在上述Cr3+最优浓度（1%）基础上,通过Eu3+取代GdAlO₃基质中Gd3+的格位,实现了Eu3+/Cr3+共掺杂。实验发现,在266 nm激发下,在红光区域范围内可观察到以位于614 nm处的发射为主的一系列发射峰。尤其,由于存在Eu3+到Cr3+的能量传递,在近红外区出现了位于725 nm处Cr3+的近红外发射峰。当Eu3+浓度为13%时,与Cr3+单掺杂样品相比,其样品的平均粒子尺寸虽然减小到167 nm,但在275 nm紫外光照射5 min停止后,发现共掺样品在位于725 nm处Cr3+的余辉发光强度明显增强。通过比较分析单掺和共掺样品的吸收和发射光谱及发光动力学的结果,验证了由于Eu3+到Cr3+的持续能量传递可引起较显著地近红外余辉发光增强的结论。同时,该研究为设计新型的近红外长余辉发光纳米材料提供了新的思路。     

ZnCuInS/ZnSe/ZnS量子点发光光谱特性的研究

ZnCuInS/ZnSe/ZnS量子点是一种无毒,无重金属的“绿色”半导体纳米材料。在研究中,制备了三种尺寸的ZnCuInS/ZnSe/ZnS核壳量子点,其直径分别为3.3,2.7,2.3 nm。通过测量不同尺寸的ZnCuInS/ZnSe/ZnS量子点的光致发光光谱,其发射峰值波长随尺寸的减小而蓝移。其吸收峰值波长和发射峰值波长分别是510,611(3.3 nm),483,583(2.7 nm)以及447,545 nm(2.3 nm)。ZnCuInS/ZnSe/ZnS量子点具有显著的尺寸依赖效应。ZnCuInS/ZnSe/ZnS量子点的斯托克斯位移分别为398 meV(3.3 nm),436 meV(2.7 nm)以及498 meV(2.3 nm),这样大的斯托克斯位移证明,ZnCuInS/ZnSe/ZnS量子点的发光机制与缺陷能级有关。同时,对直径为3.3 nm的ZnCuInS/ZnSe/ZnS量子点进行了温度依赖的光致发光光谱的测量,当温度为15～90 ℃时,该量子点发射峰值波长随温度的升高而红移,发光强度随温度的升高而降低,说明ZnCuInS/ZnSe/ZnS量子点是以导带能级与缺陷能级之间跃迁为主的复合发光。     

Effect of Mn doping on the structural and optical properties of sol-gel derived ZnO nanoparticles

Un-doped and Mn-doped ZnO nanoparticles were successfully synthesized in an ethanolic solution by using a sol-gel method. Material properties of the samples dependence on preparation conditions and Mn concentrations were investigated while other parameters were controlled to ensure reproducibility. It was observed that the structural properties, particle size, band gap, photoluminescence intensity and wavelength of maximum intensity were influenced by the amount of Mn ions present in the precursor. The XRD spectra for ZnO nanoparticles show the entire peaks corresponding to the various planes of wurtzite ZnO, indicating a single phase. The diffraction peaks of doped samples are slightly shifted to lower angles with an increase in the Mn ion concentration, signifying the expansion of the lattice constants and increase in the band gap of ZnO. All the samples show the absorption in the visible region. The absorbance spectra show that the excitonic absorption peak shifts towards the lower wavelength side with the Mn-doped ZnO nanoparticles. The PL spectra of undoped ZnO consist of UV emission at 388 nm and broad visible emission at 560 nm with varying relative peak intensities. The doping of ZnO with Mn quenches significantly the green emission while UV luminescence is slightly affected.     

胶体金纳米颗粒的表面等离子体发射特性

利用电化学方法制备出粒径为20-80 nm的胶体金纳米颗粒。研究其荧光发射光谱特性,在485nm处观察到表面自由电子集体激发导致的表面等离子体共振发射峰,其位置不随激励光波长的变化而移动。当激励光波长为485 nm时,观察到最强的发射峰。在240和640 nm处,还观察到倍频发射峰和3/4分频发射峰。增加金纳米颗粒粒径,观察到发射谱的峰值增大而发射峰的位置只有很小的红移。     

Fluorescent silver nanoparticles via exploding wire technique

Aqueous solution containing spherical silver nanoparticles of 20–80 nm size have been generated using a newly developed novel electro-exploding wire (EEW) technique where thin silver wires have been exploded in double distilled water. Structural properties of the resulted nanoparticles have been studied by means of X-ray diffractometer (XRD) and transmission electron microscopy (TEM). The absorption spectrum of the aqueous solution of silver nanoparticles showed the appearance of a broad surface plasmon resonance (SPR) peak centered at a wavelength of 390 nm. The theoretically generated SPR peak seems to be in good agreement with the experimental one. Strong green fluorescence emission was observed from the water-suspended silver nanoparticles excited with light of wavelengths 340, 360 and 390 nm. The fluorescence of silver nanoparticles could be due to the excitation of the surface plasmon coherent electronic motion with the small size effect and the surface effect considerations     

基于荧光光谱技术的大肠杆菌活性及灭菌效应研究

在食品和环境监测中,大肠杆菌是一个重要指标细菌,因此,对大肠杆菌的监测和灭菌效果也引起了人们广泛的关注。基于荧光光谱检测技术具有的灵敏度高、速度快、稳定性强等优点,利用荧光光谱技术研究了大肠杆菌的发射峰强度与大肠杆菌浓度的内在变化规律,得到了一种更加方便、快捷、监测浓度更低的大肠杆菌计数方法。采用289 nm的激发光照射大肠杆菌水溶液,得到大肠杆菌的荧光发射光谱;改变大肠杆菌溶液的浓度,得到不同浓度大肠杆菌溶液的荧光光谱,并分析大肠杆菌特征峰强度与大肠杆菌浓度的关系。在此基础上,利用荧光光谱技术研究了银纳米颗粒对大肠杆菌荧光发射的影响,分析了银纳米颗粒对大肠杆菌的灭菌效果,结果表明：(1)当289 nm的激发光照射大肠杆菌水溶液时,大肠杆菌分别在332和425 nm两处有明显的荧光特征峰;荧光特征峰强度随着大肠杆菌浓度降低而降低;当大肠杆菌浓度小于20%时,332和425 nm处特征峰强度与大肠杆菌溶液的浓度均呈线性关系。(2)当大肠杆菌水溶液中加入银纳米颗粒时,在4个小时内,银纳米颗粒的作用时间越长,大肠杆菌的荧光特征峰越弱,即灭菌率越高;增加银纳米颗粒的浓度或者提高环境温度,均可提高银纳米颗粒对大肠杆菌的灭菌率。本文的研究结果对食品、环境等中大肠杆菌的计数和灭菌研究有参考意义。     

一维氧化锌柱阵列空间取向激发的荧光光谱研究

用两步气相沉积-氧化法制备了具有高度一致指向性的一维纤锌矿六方结构的氧化锌单晶柱阵列,探测它的不同空间取向激发条件下的荧光光谱。结果表明,一维阵列样品在不同空间取向的激发光照射下,其荧光光谱有明显变化。当低功率355 nm激光对一维方向进行横向激发时,激子发光的相对强度较大;当用1 064 nm 激光取向激发时,发射光谱的差异更明显。除了荧光光谱的发射峰强弱发生变化外,在一维横向激发时上转换发射光谱产生了新的发射峰,表明在不同的取向激发下一维阵列样品对激发光的吸收有明显变化。由此产生的荧光发射的差异非常明显,表明一维氧化锌柱阵列对能量吸收、能量传递等有很强的方向性。上转换偏振光谱表明,当偏振光的振动方向与阵列的一维方向平行时,发射光谱中400 nm的发光峰强度比偏振方向与一维方向垂直时要大,表明偏振方向对一维阵列的空间取向激发荧光光谱是有影响的。在讨论阵列发光性质如发光光谱,发射强度的时候,必须明确激发光的强度、取向以及激发光的偏振方向。