2018年5期 电子期刊

研究了不同Mn/Pb量比的Mn掺杂CsPbCl₃（Mn：CsPbCl₃）钙钛矿量子点的发光性质。Mn/Pb的量比增加引起的Mn²⁺发光峰的红移，被认为是来源于高浓度Mn²⁺掺杂下的Mn²⁺-Mn²⁺对。进一步研究了Mn：CsPbCl₃量子点的发光效率与Mn/Pb的量比之间的关系，发现随着量比达到5：1时，其发光效率明显下降。这种发光效率下降是由于Mn掺杂浓度引起的发光猝灭。Mn：CsPbCl₃量子点的变温发光光谱证实，随着温度的升高，Mn离子发光峰蓝移，线宽加宽，但其发光强度明显增加。     

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。     

InGaAs/GaAs应变量子阱的发光特性研究

利用低压金属有机化学气相沉积技术(LP-MOCVD)生长InGaAs/GaAs单量子阱(SQW),通过改变生长速率、优化生长温度和V/III比改善了量子阱样品的室温光致发光(PL)特性。测试结果表明,当生长温度为600℃、生长速率为1.15μm/h时,生长的量子阱PL谱较好,增加V/III比能够提高量子阱的发光强度。实验分析了在不同的In气相比条件下,生长速率对量子阱质量的影响,利用模型解释了高In气相比时,随着生长速率增加PL谱蓝移现象消失的原因。     

Mn掺杂ZnSe量子点变温发光性质研究

量子点(QD)照明器件中电流导致的焦耳热会使其工作温度高于室温,因此研究量子点的发光热稳定性十分重要。本文利用稳态光谱和时间分辨光谱研究了具有不同壳层厚度的Mn掺杂ZnSe(Mn: ZnSe)量子点的变温发光性质,温度范围是80～500 K。实验结果表明,厚壳层(6.5单层(MLs))Mn: ZnSe量子点的发光热稳定性要优于薄壳层(2.6 MLs)的量子点。从80 K升温到400 K的过程中,厚壳层Mn: ZnSe量子点的发光几乎没有发生热猝灭,发光量子效率在400 K高温下依然可以达到60%。通过对比Mn: ZnSe量子点的变温发光强度与荧光寿命,对Mn: ZnSe量子点发光热猝灭机制进行了讨论。最后,为了研究Mn: ZnSe量子点的发光热猝灭是否为本征猝灭,对具有不同壳层厚度的Mn: ZnSe量子点进行了加热-冷却循环(300-500-300 K)测试,发现厚壳层的Mn: ZnSe量子点的发光在循环中基本可逆。因此,Mn: ZnSe量子点可以适用于照明器件,即使器件中会出现不可避免的较强热效应。     

CdSe量子点凝胶快速制备及其光谱特性

以水为反应溶剂,采用NaBH₄还原SeO₂并与过量CdSO₄反应,制备CdSe量子点凝胶。所得CdSe量子点凝胶直接干燥即得到固态粉体,若用聚乙二醇或谷胱甘肽等作为分散修饰剂可方便的转化成相应的溶胶,制备方法快速简单、成本低。CdSe量子点凝胶、粉体、溶胶均具有良好的光致发光特性,且性质稳定。结果表明反应物CdSO₄与SeO₂用量的摩尔比（Cd/Se值）和反应温度影响CdSe量子点的荧光特性。当制备凝胶的Cd/Se值由2.4:1增加12:1时,CdSe量子点-聚乙二醇溶胶的荧光强度增加,荧光发射峰由560nm红移到610nm;当制备凝胶的反应温度由40℃增加到90℃时,CdSe量子点-聚乙二醇溶胶的荧光发射峰由560nm红移到600nm。CdSe量子点-聚乙二醇溶胶的荧光量子产率20%左右。     

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3.3,2.7,2.3nm。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(3.3nm),483,583(2.7nm)以及447,545nm(2.3nm)。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398meV(3.3nm),436meV(2.7nm)以及498meV(2.3nm),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3.3nm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。     

Mn-Mg共掺杂AlON荧光粉制备及荧光性质

采用固相反应法成功合成了一系列Mn-Mg共掺的Al₂₃O₂₇N₅荧光粉。结果显示煅烧条件和Mn的掺杂浓度对Mn-Mg共掺的AlON荧光粉的制备和发光性质都有重要影响。获得纯相AlON的温度从未掺杂的1 900 ℃下降到10% Mn和10% Mg(摩尔分数)共掺杂的1 800 ℃。晶格参数随着Mn掺杂浓度升高而增加,说明Mn进入了AlON晶格中。未掺杂和Mg单掺以及10% Mn和10% Mg共掺杂样品的发射光谱都含有一个350～600 nm之间的宽带发射。绿光发射归属于Mn的3d电子之间的传输。蓝光发射可能与杂质或Al空位相关。     

组分对Cu-Zn-In-S/ZnS核壳量子点发光性能的影响

利用热注射法通过调控Cu/Zn比例制备了不同组分的Cu-Zn-In-S/ZnS核壳量子点,通过紫外-可见吸收光谱以及稳态和时间分辨光谱分析Cu/Zn比例对量子点发光性能的影响.结果表明,不同组分Cu-Zn-In-S/ZnS核壳量子点呈现闪锌矿结构且晶粒尺寸接近;随着Cu/Zn比例的减小,Cu-Zn-In-S/ZnS核壳量子点的带隙变宽,导致吸收光谱发生蓝移;当Cu/Zn比例从6/1减小到1/6时,量子点的发光峰位从640nm蓝移529nm.由于Zn2+替代Cu+能够减少Cu原子缺陷的形成,从而提高了量子点的荧光效率;当Cu/Zn=1/6时,样品中观测到Cu+离子发光和较长的荧光寿命.     

Zn_(1-x)Mo_(1-y)Si_yO_4∶Eu_x~(3+)红色荧光粉的合成及发光性能研究

通过固相法合成LED用Zn-Mo1-ySiyO4:Eu3+x红色荧光粉(0.05≤x≤0.30,0≤y≤0.09),讨论了助熔剂、温度等合成条件对Zn1-xMo1-ySiyO4:Eux3+荧光粉发光性质的影响.当烧结温度为800℃时,可以生成ZnMoO4纯相目标产物.由于荧光粉的结晶度和粒径随烧结温度的升高而增大,所以随着烧结温度的升高,样品的发光强度有所提高;当助熔剂Na2CO3的用量约为4%时的样品发射光的强度比未使用助熔剂时明显增强,说明在此体系中,当Eu3+取代Zn2+时,Na2CO3充当助熔剂的同时,Na+起到了电荷补偿作用.荧光光谱实验显示Zn1-xMo1-ySOyO4:Eux3+能够被393和464 nm的紫外光激发,在616 nm处发出强烈的红色荧光.当Eu3+掺杂量约为20%mol时,Zn1-xMo0.97Si0.03O4:Eux3+荧光粉在616 nm处的发光强度达到最大.在引入Si4+离子后能显著增强Zn1-xMoO4:Eux3+的发光强度,组成为Zn0.80 Mo0.97Si0.03O4:Eu0.203+.样品(激发峰值为393 nm)的荧光强度要比Y2O2S:Eu0.053+荧光粉的发光强度强2倍.所以这种荧光物质能够更好地适用于白光LED.     

表面修饰的ZnS:Mn量子点的发光性质及其对生物分子的检测

采用水热法制备了ZnS:Mn量子点,探讨了掺杂离子浓度对ZnS:Mn量子点的晶体结构和发光性质的影响。通过荧光光谱对样品进行表征。结果表明:掺杂离子的摩尔分数达到2%时,ZnS:Mn量子点在595 nm附近的发光最强;继续增加掺杂浓度反而出现荧光猝灭的现象。本文还研究了表面修饰对量子点形貌和发光性质的影响。通过透射电子显微镜(TEM)观察样品的形貌,发现经过3-巯基丙酸(MPA)修饰后的样品表面团聚现象得到改善,并且尺寸单一、单分散性较好,平均粒径约为5 nm。经过修饰后的样品减少了表面非辐射性缺陷中心,使掺杂Mn2+所引起的595 nm附近的发射峰强度增大。将MPA修饰后的ZnS:Mn量子点与牛血清白蛋白(BSA)分子进行生物偶联,并利用BCA法对偶联上的蛋白含量进行定量检测,结果显示经过修饰后的量子点偶联蛋白的能力更强。     

ZnAl2O4：Tb3+荧光粉的合成、结构及其光学性能研究

通过溶胶-凝胶法制备出不同Tb³⁺掺杂浓度和不同二次煅烧温度下的ZnAl₂O₄:Tb³⁺荧光粉, 并利用X射线衍射(XRD)和荧光光谱等对样品进行了表征。由XRD结果可知,当Tb³⁺掺杂的摩尔分数不大于9%,二次煅烧温度在600℃以上时,所得粉体为结晶性良好的尖晶石相。在紫外光激发下,ZnAl₂O₄:Tb³⁺荧光粉的发射光谱由位于488 nm(⁵D₄→⁷F₆)、542 nm(⁵D₄→⁷F₅)、587 nm(⁵D₄→⁷F₄ )和621.5 nm(⁵D₄→⁷F₃)的4个发射峰组成。研究发现,Tb³⁺的掺杂浓度和二次煅烧温度对样品发光强度有着重要影响,当Tb³⁺的摩尔分数为5%,二次煅烧温度为900℃时,ZnAl₂O₄:Tb³⁺荧光粉的发光最强,继续增加Tb³⁺掺杂浓度或提高煅烧温度,分别会出现浓度猝灭和温度猝灭现象。     

二氧化钛微晶结构相变与光致发光

以钛酸四丁脂为前驱体制备了二氧化钛(TiO₂)胶体,将其粉末在不同温度下作热处理,采用差热分析、X射线衍射、荧光光谱等手段对样品进行测试。结果表明,随着热处理温度升高,TiO₂由板钛矿相经锐钛矿相向金红石相转变,在808℃左右出现一级相变。原始粉末样品以及在600℃以下热处理的样品,在400nm处可观察到TiO₂纳米晶的带边发光,在470nm处可观察到表面态发光;当热处理温度达到850℃时,主晶相转变为金红石相,400nm处的带边发光峰消失,位于470nm处发光峰成为最强峰,但强度减弱,并且样品发光的波长范围明显变窄。其原因是,随着热处理温度升高,晶粒不断长大,量子限域效应减弱乃至消失,晶粒的表面状况发生变化,导致样品的荧光发射行为发生变化。     

白光发光二级管用红色荧光粉LiSrBO3: Eu3+的制备与发光性能研究

采用高温固相法制备了LiSrBO₃:xEu³⁺ 荧光粉, 并通过XRD, 红外(FITR) 和荧光光谱(PL) 等对其表征. 结果表明, LiSrBO₃: Eu³⁺ 荧光粉可被波长为395 nm 的紫外线和466 nm 的蓝光有效激发, 且发射主波长为612 nm (Eu³⁺的电偶极跃迁⁵D₀ →⁷F₂) 的红光. 研究了Eu³⁺ 掺杂浓度对LiSrBO₃: Eu³⁺ 材料发光强度的影响, Eu³⁺ 掺杂浓度为6% 时样品的发射强度最大, 并且证实Eu³⁺ 之间的能量传递机制为电偶极子- 电偶极子相互作用. Li⁺, Na⁺, K⁺ 作为电荷补偿剂的引入全部导致LiSrBO₃: Eu³⁺ 材料发射强度增强, 其中, Li⁺ 的引入要优于Na⁺ 和K⁺. 少量Al³⁺的掺杂降低了Eu³⁺ 所处格位的对称性, 增强了Eu³⁺ 的612 nm 的电偶极发射, 改善了LiSrBO₃: Eu³⁺ 红色材料的色纯度. 关键词： 白光发光二级管 光致发光 浓度猝灭 电荷补偿剂     

Eu掺杂Si纳米线的光致发光特性

利用Si(111)衬底, 以Au-Al为金属催化剂, 基于固-液-固生长机理, 在温度为1100℃, N₂气流量为1.5 L/min、生长时间为30–90 min等工艺条件下, 制备了直径约为100 nm、长度为数微米的高密度、均匀分布、大面积的Si纳米线(～10¹⁰ cm^-2). 对Si纳米线进行了Eu掺杂, 实验研究了不同长度的Si纳米线以及不同掺杂温度、掺杂时间等工艺参数对Eu离子红光发射的影响, 利用扫描电子显微镜和X射线衍射仪对Si纳米线表面形貌和Eu掺杂后Si纳米线的结晶取向进行了测量和表征; 室温下利用Hitachi F-4600型荧光分光光度计对样品的激发光谱和发射光谱进行了测试和分析. 结果表明: 在Si纳米线生长时间为30 min、掺杂温度为1000℃、 最佳激发波长为395 nm时, 样品最强荧光波长为619 nm (⁵D₀→⁷F₂); 同时, 还出现了576 nm (⁵D₀→⁷F₀), 596 nm (⁵D₀→⁷F₁), 658 nm (⁵D₀→⁷F₃)和708 nm (⁵D₀→⁷F₄)四条谱带.     

超小晶粒锡掺杂CsPbBr3蓝光量子点的合成及其光学性能研究

近年来,铅卤钙钛矿CsPbX₃ (X=Cl,Br或I)因其具有荧光波段可调、荧光量子产率高(Photoluminescence quantum yield,PLQY)以及荧光半峰宽窄等优点而被广泛应用于光电器件领域.然而,与PLQY接近于100%的绿光和红光相比,蓝光卤素钙钛矿的PLQY仍比较低.在此,采用过饱和结晶的方法在室温下合成了粒径低于4 nm的超小晶粒锡(Sn)掺杂CsPbBr₃量子点,并对其结构特性和光学特性进行了研究.结果表明:随着SnBr₂添加量的增大,量子点晶粒的粒径略微减小,荧光发射峰发生蓝移,粒径由3.33 nm (SnBr₂为0.03 mmol)减小到2.23 nm(SnBr₂为0.06 mmol时),对应的荧光发射峰由490 nm蓝移至472 nm.当SnBr₂添加量为0.05 mmol时合成的超小晶粒锡掺杂CsPbBr₃量子点显示出最优的光学性能,其粒径约为2.91 nm,对应的XRD各晶面衍射峰强度最强,...     

近红外波段InAs量子点结构与光学特性

采用分子束外延技术,分别在480,520℃的生长温度下,制备了淀积厚度2.7ML的InAs/GaAs量子点。用原子力显微镜对样品进行形貌测试和统计分布。结果表明,在相应的生长温度下,量子点密度分别为8.0×10¹⁰,5.0×10⁹cm^-2,提高生长温度有利于获得大尺寸的量子点,并且量子点按高度呈双模分布。结合光致发光谱的分析,在480℃的生长条件下,最近邻量子点之间的合并导致了量子点尺寸的双模分布;而在525℃的生长温度下,In偏析和InAs解析是形成双模分布的主要原因。     

Tb3+浓度对SrMoO4:Tb3发光性能的影响

采用溶胶-燃烧法合成了Tb3+掺杂的SrMoO4荧光粉并研究了它的发光性能.X射线衍射(XRD)显示,前驱物在750℃下灼烧3h得到的样品为纯相的SrMoO4.样品的激发谱由一宽带和一组窄峰组成,其中激发强度较强的峰位于288 nm和375 nm.发射谱由4组窄带组成,其中最强峰位于548 nm.对于548 nm(5 ...     

铒铥共掺氧化锌薄膜近红外宽带发射及变温行为的研究

采用磁控共溅射技术制备了铒铥共掺杂氧化锌发光薄膜. 通过优化退火温度, 实现了薄膜的近红外 平坦宽带发射, 总带宽可达到~ 500 nm, 覆盖了光通信S+C+L+U 区波段. 此发射带由Er³⁺ 的1535 nm (⁴I_13/2 → ⁴I_15/2) 发射峰及Tm³⁺ 的1460 nm (³H₄ → ³F₄), 1640 nm (¹G₄ → ³F₂), 1740 nm (³F₄ → ³H₆) 发射峰组成. 研究表明: 退火温度低于800 ℃ 时, 没有观察到薄膜样品明显的光致发光现象; 随着退火温度 从800 ℃ 升高到1000 ℃, I₁₆₄₀/I₁₅₃₅ 发射峰强度比从0.2 升高到0.3, I₁₇₄₀/I₁₅₃₅ 发射峰强度比从0.5 降低 到0.4, 发射峰强度比均基本保持稳定; 当退火温度高于1000 ℃ 时, I₁₆₄₀/I₁₅₃₅ 发射峰强度比从0.3 升高到 0.6, I₁₇₄₀/I₁₅₃₅ 发射峰强度比从0.4 升高到0.8, 发射峰强度比均急剧增加. 变温行为表明: 随着温度从10 K 逐渐升高到300 K, 谱线的总带宽基本不变, 在340—360 nm 之间; Tm³⁺ 在1640 和1740 nm 处的发射峰强度 分别降低了2/3 和1/2, Er³⁺ 在1535 nm 的发射峰强度增大了1.2 倍. 这是因为随着温度的升高, 声子数目增 多, Er³⁺ 与Tm³⁺ 离子之间发生能量传递的概率不断变大, 并且在Tm³⁺ 离子之间没有发生交叉弛豫现象.