核壳结构纳米颗粒Gd2O3:Tb3+/SiOx的制备及发光性能研究

以二甘醇为溶剂合成Gd2O3:Tb3+纳米颗粒,并在其表面包覆聚硅氧烷层,得到核壳结构纳米颗粒Gd2O3∶Tb3+/SiOx。为了研究Tb3+离子掺杂浓度对纳米颗粒发光性能的影响,采用几种不同Tb3+掺杂浓度进行纳米颗粒的合成,并对其发光性能进行了检测。结果表明:包裹聚硅氧烷层后的Gd2O3∶Tb3+纳米颗粒分散较好,聚硅氧烷层不会减弱Gd2O3∶Tb3+纳米颗粒的发光性能。Tb3+掺杂浓度对核壳结构纳米颗粒Gd2O3∶Tb3+/SiOx的发光存在浓度猝灭现象,猝灭摩尔分数为5%。这种具有发光特性的核壳结构纳米颗粒可作为生物传感器的探针用于生物分子的检测。     

稀土Tb3+掺杂纳米ZnO的发光性质

ZnO是一种优良的直接宽带隙半导体发光材料(Eg=3.4 eV),具有优异的晶格、光学和电学性质,稀土离子掺杂浓度和热处理温度对ZnO∶Re3 纳米晶发光强度、峰位变化等光学性质具有重要影响.利用溶胶-凝胶法(Sol-Gel),在不同退火温度下,制备了不同浓度的ZnO∶Tb3 纳米晶.室温下,测量了样品的X射线衍射谱(XRD)、光致发光谱(PL)和激发谱(PLE).观察到纳米ZnO基质在520 nm附近宽的绿光可见发射和稀土Tb3 在485,544,584和620 nm附近的特征发射.通过ZnO基质可见发射强度和稀土Tb3 特征发射强度随Tb3 掺杂浓度、退火温度的变化关系,获得了5D4→7F5跃迁的绿色主发射峰最强的样品制备工艺参数,其退火温度为600℃、掺杂浓度为4 at%;给出了稀土Tb3 的激发态5D4→7F6(485 nm),5D4→7F5(544 nm)和5D4→7F4(584 nm)的发射机制;证实了稀土Tb3 与纳米ZnO基质之间存在双向能量传递.     

Tb3+掺杂SiO2纳米核壳结构绿光材料的制备及性能研究

用Sol-Gel法合成了SiO2包覆SiO2:Tb3+的纳米核壳颗粒(用SiO2:Tb3+ @SiO2表示),并研究了核壳配比和制备工艺对其发光性能的影响.TEM和EDS表明SiO2溶液成功包覆于SiO2:Tb3+表面;通过测试荧光性能,发现制备工艺为壳层先陈化再放入核、核壳配比为1.2g∶ 25 mL时,SiO2∶T...     

表面等离子体增强氧化锌纳米带发光特性的研究

利用简单的化学气相沉积方法在低温下高产量地合成了ZnO纳米带, 并利用磁控溅射对样品进行表面修饰, 制备了Au-ZnO复合纳米带. 通过扫描电镜、透射电镜及微区拉曼等手段系统地研究了表面修饰对ZnO 纳米材料发光性能的影响.结果表明, 在ZnO纳米带上溅射Au纳米颗粒, 可有效增强其近带边发光并使可见发光强度发生淬灭, 从而增强ZnO纳米带的发光性能. ZnO纳米带发光增强因子η最大可达到85倍. 基于Au纳米颗粒的散射、吸收、Purcell增强因子, 以及Ostwald熟化理论, 又进一步探讨了Au-ZnO复合材料的发光机制. 采用表面等离子体耦合的方法可以有效地提高光电半导体器件的发光效率. 关键词： 表面等离体子 光致发光 氧化锌     

聚氧化乙烯表面修饰对ZnO光学性质的影响

利用聚氧化乙烯(PEO)对ZnO表面进行修饰,研究有机包覆对ZnO光学性质的影响。用吸收光谱和光致发光光谱来表征和研究PEO包覆对ZnO纳米粒子光学性质的影响。吸收光谱结果表明随着ZnO薄膜中PEO含量的增加,激子吸收峰逐渐向低能侧方向移动。光致发光光谱是由紫外发射和与氧空位有关的深能级缺陷发光组成,且随着ZnO薄膜中PEO含量的增加,紫外发射与深能级发光强度之比逐渐增大,当ZnO薄膜中的PEO达到最大值时,其比值为31．5,远远大于纯ZnO薄膜的紫外发射与深能级发光强度之比1．04。由此可见,ZnO被PEO包覆后,提高了紫外发光效率,改善了ZnO薄膜的质量。     

ZnO∶Tb3+纳米晶的制备及发光性质研究

利用溶胶-凝胶法（Sol-Gel）制备了不同浓度的ZnO∶Tb3+纳米晶，测量了样品的光致发光谱(PL)和激发谱(PLE).在ZnO宽的可见发射背景上，观察到样品在485 nm、544 nm、584 nm和620 nm附近出现了稀土Tb3+的特征发射.给出了ZnO∶Tb3+纳米晶光致发光的峰值强度随掺Tb3+浓度的变化关系，分析了稀土Tb3+的激发态5D4→7F6、5D4→7F5和5D4→7F4的发射机制，证实了稀土Tb3+的特征发射来源于稀土离子内部4f电子的f-f跃迁和ZnO基质与稀土Tb3+离子之间能量传递.     

CuInS2纳米晶的制备和发光性质

以十二硫醇为溶剂,通过选择合适的金属源制备了各种尺寸的CuInS₂量子点。观察到随着粒子的尺寸减小,其吸收和发光光谱明显蓝移,存在明显的量子尺寸效应。通过在CuInS₂纳米晶表面包覆ZnS壳层,发现随着壳层厚度增加,其发光量子效率明显提高,最大达到了48%;继续增加壳层厚度,其发光量子效率反而降低。进一步测量它们的荧光寿命,发现包覆ZnS壳层后的CuInS₂纳米晶的荧光寿命明显增加,证实表面包覆明显减少其表面的无辐射复合中心,提高了其发光效率。进一步制备了CuInS₂/ZnS核壳量子点发光二极管,并对其电致发光性质进行了研究。     

单晶ZnO、TiO_2纳米线拉伸力学特性的分子动力学研究

采用分子动力学方法,模拟了不同加载速度、不同温度下单晶ZnO、TiO_2纳米线的拉伸破坏过程.通过模拟结果,对比、分析了两种单晶金属氧化物纳米线拉伸力学特性的差异.研究表明,1)ZnO纳米线的断裂机制为:表面微裂纹-微孔-微裂纹与微孔贯穿-断裂,而TiO_2纳米线的断裂机制为:局部屈服-颈缩-断裂;2)TiO_2纳米线的承载能力优于ZnO纳米线,而承受变形的能力劣于ZnO纳米线;3)温度较低的情况下,纳米线的抗拉性能较好;加载速度越高,纳米线的抗载性能越好,而抗变形能力越差.     

核-壳结构的ZnS:Mn纳米粒子的荧光增强

采用反胶束方法制备了ZnS :Mn纳米粒子并对其进行了ZnS壳层修饰 ,采用发射光谱和激发光谱对其光学性质进行了研究。与未包覆的ZnS:Mn纳米粒子相比 ,核 壳结构的ZnS :Mn纳米粒子来自于Mn2 离子的 5 80nm的发光增强了数倍 ,归因于ZnS壳增加了Mn2 离子到纳米颗粒表面的距离 ,减弱了Mn2 离子向表面猝灭中心的传递。样品制备后 ,核 壳结构的ZnS :Mn纳米粒子在 5 80nm的发光随时间略有增强 ,激发光谱的位置未发生明显变化 ,而未包覆的ZnS:Mn纳米粒子在 5 80nm的发光显著增强 ,同时自激活发光减弱 ,激发光谱明显发生红移 ,说明未包覆的ZnS :Mn纳米粒子的尺寸随时间增大 ,而核 壳结构的ZnS :Mn纳米粒子尺寸基本不变。     

稀土硫氧化物固溶体在X射线激发下的发光与应用

本文用稀土氧化物高温硫化法合成了(Y1-xLax)2O2S:Tb(0.002)、(Y1-xGdx)2O2S:Tb(0.002)和(Gd1-xLax)2O2S:Tb(0.002)三个二元稀土硫氧化物固溶体体系.研究了在X射线下激发它们的发光亮度、发射光谱.研究了激活剂Tb3+离子浓度对体系发光的影响.在上述实验的基础上,选择了其中的几种发光材料,研制出X射线增感屏,测定了屏的技术参数。     

Synthesis and ethanol sensing properties of Al-doped ZnO nanofibers

Undoped and Al-doped ZnO nanofibers were synthesized via a simple electrospinning method, and then characterized by scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), Raman scattering and photoluminescence (PL) spectroscopy. The ethanol sensing properties of the sensor based on the nanofibers were also investigated. The results show that the sensor fabricated from Al-doped ZnO nanofibers exhibits better gas sensing performance than that fabricated from the undoped ZnO nanofibers, and the gas sensing mechanism is discussed.     

Co,Sn共掺ZnO薄膜结构与光致发光的研究

采用溶胶-凝胶旋涂法在玻璃衬底上制备了Co,Sn掺杂ZnO系列薄膜.通过金相显微镜和X射线衍射(XRD)研究了Co与Sn掺杂对薄膜的表面形貌和微结构的影响.XRD结果表明,所有ZnO薄膜样品都存在(002)择优取向,特别Sn单掺ZnO薄膜的c轴择优取向最为显著,而且晶粒尺寸最大.XPS测试表明样品中Co和Sn的价态分别为2+和4+,证实Co²⁺,Sn⁴⁺进入了ZnO的晶格.室温光致发光谱(PL)显示在所有的样品中都有较强的蓝光双峰发射和较弱的绿光发 关键词： ZnO薄膜 溶胶-凝胶 掺杂 光致发光     

Modified thermal evaporation process using GeO2 for growing ZnO structures

In the current work, zinc oxide (ZnO) nano/microstructures are synthesized using a modified thermal-evaporation process by introducing germanium oxide (GeO₂) powder mixed with metallic Zn powder as the raw material. Without the use of any catalyst and oxygen flow in the furnace system, GeO₂ is utilized to provide an oxygen source for the growth of ZnO structure. The samples are treated by different temperatures ranging from 500 to 900 °C. Morphology, phase structure, and photoluminescence properties are investigated by scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffractometer (XRD) and photoluminescence (PL) spectrometer. The structures and morphologies of the samples were found to vary with growth temperature. The XRD diffraction peaks show that the films grown at temperature from 600 to 800 °C consist of hexagonal wurtzite ZnO structures. Room-temperature PL measurement revealed ZnO spectra representing two bands: near-band-edge emission in the ultraviolet (UV) region and broad deep-level emission centered at about 500 nm. The strong UV emission in the PL spectra indicates that the GeO₂ supplies sufficient oxygen for formation of ZnO structures with few oxygen vacancies. The growth mechanism and the roles of GeO₂ for formation of ZnO structures are discussed in detail.     

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     

Ti缓冲层及退火处理对Si(111)基片上生长的ZnO薄膜结构和发光特性的影响

采用反应磁控溅射法在Si（111）基片上制备了带有Ti缓冲层的高c轴取向ZnO薄膜.通过X射线衍射分析和光致荧光光谱测量,研究了Ti缓冲层厚度和退火处理对ZnO薄膜结晶质量和光致荧光特性的影响.研究结果表明,Ti缓冲层的引入可以有效改善Si基片上ZnO薄膜的发光性能,但缓冲层存在一个最佳的厚度.薄膜应力是影响ZnO薄膜紫外荧光发射性能的重要因素,较小的残余应力对ZnO薄膜的紫外荧光发射是有利的,残余应力的存在可以改变ZnO薄膜紫外荧光发射能量.随着退火温度的增加,薄膜中的张应力增大,导致带隙宽度减小以及激子复合跃迁峰逐渐向低能方向移动. 关键词： ZnO薄膜 缓冲层 退火处理 应力分析     

Synthesis and optical properties of Co-doped ZnO nanofibers prepared by electrospinning

In this work, Co-doped ZnO nanofibers have been fabricated successfully by an electrospinning technique. The as-prepared nanofibers are characterized by themogravimetric analysis (TG), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), powder X-ray diffraction (XRD), Raman spectra and photoluminescence spectroscopy (PL). Results have showed that a wurtzite ZnO nanofibers were obtained and the PL spectrum showed a red-shift by 10 nm due to narrowing of the ZnO band gap (∼3.29 eV) as a result of Co doping. Meanwhile, Raman scattering spectra exhibited an unusual peak at 540 cm⁻¹.     

Fe,Co共掺杂ZnO薄膜结构及发光特性研究

采用溶胶凝胶法在玻璃衬底上制备了Fe,Co共掺Zn0.9FexCo0.1-xO(x=0,0.03,0.05,0.07)系列薄膜.通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子谱(XPS)和光致发光(PL)谱对薄膜样品的表面形貌、晶体结构、成分和光学性能进行了研究.XRD结果表明所有ZnO薄膜样品都呈六方纤锌矿结构,在样品中没有观察到与Fe和Co相关的团簇,氧化物及其他杂相的衍射峰,表明共掺杂改善了Fe或Co在ZnO的分散性.XPS测试结果揭示样品中Co离子的价态为+2价;Fe离子的价态为+2价和+3价共存,但Fe相对浓度的增大导致Fe3+含量增加.所有样品的室温光致发光谱(PL)均观察到紫外发光峰和蓝光双峰,其中Fe,Co共掺ZnO薄膜的紫外发光峰较本征ZnO出现蓝移,蓝光双峰峰位没有变化,但发光强度有所减弱;而掺杂ZnO薄膜的绿光发光峰几乎消失.最后,结合微结构和成分分析对薄膜样品的发光机理进行了讨论.     

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。     

Synthesis and ultraviolet emission of aligned ZnO rod-on-rod nanostructures

Aligned ZnO rod-on-rod nanostructures were synthesized on silicon substrate via a simple thermal evaporation process at low temperature without catalysts. Pictures taken with the use of the scanning electron microscope demonstrate that the well-ordered ZnO rod-on-rod nanostructures grow on the Si substrate, and the single nanostructure consists of two parts. Transmission electron microscopy image and the selected area electron diffraction pattern indicate that the single-crystal nanorod grows along [0001] direction. The X-ray diffraction pattern proves that the samples have good crystal quality. The detailed nanorod growth mechanism is proposed and discussed. The room-temperature photoluminescence (PL) spectrum shows the dominant ultraviolet emission, which indicates their potential application in ultraviolet optoelectronic devices. The temperature-dependent PL spectra reveal that the strong ultraviolet emission should originate from the longitudinal optical phonon replicas of free exciton.     

Size-dependent visible photoluminescence from ZnO nanoparticles prepared via SiO2 network

This study reports a simple method for the synthesis of different size of wurtzite ZnO nanoparticles in assistance of tetraethyl orthosilicate (TEOS). With the increase of the amount of TEOS added, the average size of ZnO nanoparticles was found decreased from ∼14.6 to ∼1.9 nm by characterization of X-ray diffraction (XRD) and high-resolution electron microscopy (HRTEM). The growth of ZnO nanoparticles is proposed to be controlled by the density of the SiO₂ chain mesh which is determined by TEOS amount in precursor. Ultraviolet–visible (UV–VIS) absorption and photoluminescence (PL) spectra show both shift to higher energy in cut-off edge and in visible emission bands respectively. The electron transition process in the mechanism of the visible emission shift was described and related to quantum size effect in ZnO nanoparticles.