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。     

MEH-PPV/ZnO纳米晶无机有机复合电致发光器件的研究

以Ⅱ一Ⅵ族无机半导体ZnO纳米颗粒为电子传输层,MEH-PPV为空穴传输层兼发光层,得到的电致发光器件比单层MEH-PPV器件的发光亮度和效率都明显提高。器件结构为ITO／MEH-PPV／ZnO／Al的电致发光光谱同单层PPV器件的光谱出现了不同,在620nm处出现了一个小的发光峰,应该是ZnO的发光。另外,双层结构器件的启亮电压由单层器件的9V降到了4V左右。由I-V曲线及发光光谱可判断出发光区域应在MEH-PPV／ZnO界面处,并且复合区域可能随着电压的变化而变化。     

ZnO/SiO2 复合薄膜的光学性能

采用溶胶-凝胶法在玻璃衬底上制备ZnO/SiO₂复合薄膜,分别用XRD、TEM、SEM对样品的结构和形貌进行表征,并研究了不同ZnO含量对复合薄膜透过率及荧光特性的影响。结果表明,样品经500 ℃退火处理生成了SiO₂和ZnO,其晶粒尺寸为18.7 nm,薄膜具有双层结构。复合薄膜的透过率随着其中ZnO含量的增加而降低,禁带宽度减小,光学吸收边红移。样品在355 nm波长激发下产生了384 nm的紫外发射峰和440 nm的蓝光发射带,并随ZnO含量的增加而增强,它们分别来自ZnO的电子-空穴复合发光和缺陷发光,及ZnO/SiO₂复合薄膜双层结构的缺陷发光。     

ZnO/PAA复合体系的制备和光致发光研究

通过加热法在多孔氧化铝模板的纳米孔内组装了ZnO颗粒,形成了ZnO和多孔氧化铝模板(PAA)复合体系.用Y-2000型X射线衍射仪表征了复合体系的结构,用TU-1901型紫外-可见分光光度计测量了复合体系的光学透过率,用WFY-28型荧光分光光度计测量了复合体系的光致发光.结果显示,多孔氧化铝模板中的ZnO结晶良好,平均晶粒尺寸10.8 nm;多孔氧化铝模板组装ZnO后透过率明显下降,550 nm处只有45%左右;ZnO/PAA复合体系在短波长光激发下有一个强的430 nm峰位的发光峰,随着激发波长增大,发光峰位红移,并且逐渐分解为两个峰,峰位分别在410 nm和460 nm.     

退火对常压MOCVD法生长的高结晶性能 ZnO薄膜发光特性的影响

研究了氧气退火和氮气退火对ZnO薄膜发光特性的影响。ZnO膜是采用常压金属有机化学气相沉积（MOCVD）法在蓝宝石（0001）衬底上生长的。原生样品1有一很强的紫外峰及较强的绿光峰（525nm附近）;原生样品2有很强的紫外峰,深能级发光几乎观察不到。然后从不同原生膜上取两块小样品,分别在氧气和氮气中退火,退火温度是400,500,600,700,800℃。结果表明,在700℃以下退火,退火气氛对ZnO膜的深能级发光影响较大;超过700℃后,退火温度对ZnO薄膜的发光影响大,但退火气氛影响不太明显。通过退火对ZnO薄膜发光特性的影响,讨论了ZnO膜中525nm附近绿光峰的起源。     

GaAs/AlGaAs超晶格的光致发光

在室温下测量了GaAs/A l0.3Ga0.7As超晶格的光致发光,发现在波长λ=761 nm处存在一较强的发光光峰,此发光峰目前尚未见报道。经理论分析表明,此峰是量子阱中的第一激发态电子与受主空穴复合发光。实验还观测到在λ=786 nm处,λ=798 nm处和λ=824 nm处分别存在一发光峰,分析表明λ=786 nm处的发光峰为量子阱阱中费米能级附近的电子与轻空穴复合发光;λ=798 nm处的发光峰为量子阱内的基态电子到轻空穴的复合发光;λ=824 nm处的发光峰为阱中激子复合复合发光。理论计算与实验结果符合的很好。     

ZnO：V薄膜后退火处理前后的微结构与发光特性

利用溶胶-凝胶(Sol-gel)法在单晶硅(100)衬底上分别制备了ZnO:V薄膜和纯ZnO薄膜。为进一步研究后退火对ZnO:V薄膜结构和发光性质的影响,在两段式快速退火后又在800℃下进行了后退火处理。X射线衍射的结果表明:后退火处理前,钒(V)的掺入使ZnO结晶质量变差,而800℃退火处理后,从ZnO的衍射峰中可以看出,相对于无V杂样品其结晶质量变好。扫描电子显微镜形貌图中可以看出制备的样品薄膜颗粒大小均匀,薄膜致密度较高。光致发光(PL)谱的研究表明:ZnO:V薄膜在800℃退火处理后,紫外和绿带发光峰均增强,但紫外发光峰增强得更多;与同样条件下制备的纯ZnO薄膜的PL谱比较,发现V掺杂后样品的紫外激子复合发光峰的强度明显增强且峰位发生蓝移,而缺陷引起的绿带发光峰的强度降低。     

ZnO∶V薄膜后退火处理前后的微结构与发光特性

利用溶胶-凝胶(Sol-gel)法在单晶硅(100)衬底上分别制备了ZnO∶V薄膜和纯ZnO薄膜。为进一步研究后退火对ZnO∶V薄膜结构和发光性质的影响,在两段式快速退火后又在800℃下进行了后退火处理。X射线衍射的结果表明:后退火处理前,钒(V)的掺入使ZnO结晶质量变差,而800℃退火处理后,从ZnO的衍射峰中可以看出,相对于无V杂样品其结晶质量变好。扫描电子显微镜形貌图中可以看出制备的样品薄膜颗粒大小均匀,薄膜致密度较高。光致发光(PL)谱的研究表明:ZnO∶V薄膜在800℃退火处理后,紫外和绿带发光峰均增强,但紫外发光峰增强得更多;与同样条件下制备的纯ZnO薄膜的PL谱比较,发现V掺杂后样品的紫外激子复合发光峰的强度明显增强且峰位发生蓝移,而缺陷引起的绿带发光峰的强度降低。     

ZnO纳米带外延树枝状锯齿形缺口结构的制备及其发光特性

应用气固生长方式在没有催化剂的情况下合成出一种新奇的ZnO纳米结构．通过透射电子显微镜分析，发现这种ZnO纳米带外延晶枝直径约20 nm，在[0001]方向有着良好的外延生长取向．提出了一个模型来解释这种树枝状锯齿结构的生长．室温下光致发光测量表明这种ZnO纳米结构在382、491 nm处有一个紫外发光峰和绿光发光峰．     

退火温度对溶胶-凝胶法制备Na掺杂 ZnO薄膜的结构和光学特性的影响

采用溶胶-凝胶旋涂法在Si(100)衬底上制备Na掺杂ZnO薄膜,退火温度分别为873,973,1 073 K。研究了退火温度对Na掺杂ZnO薄膜形貌、微观结构和光学性能的影响。室温光致发光谱显示,在973 K下退火的样品具有中心位于361 nm处尖锐而强的紫外发光峰,在388,425 nm处各有一个比较弱的紫色和蓝色发光峰,在可见光范围内发光峰的强度很弱。     

Ce3+注入对不同尺寸的nc-Si/SiO2 超晶格发光特性的影响

通过电子束蒸发方法以及高温退火处理,得到nc-Si/SiO₂超晶格。将样品分别注入剂量为2.0×10¹⁴ cm^-2和2.0×10¹⁵ cm^-2的Ce³⁺,再对其进行二次退火处理,获得多组样品。通过对样品光致发光光谱的分析发现,样品发光强度的变化不仅受到Ce³⁺注入剂量的影响,而且也受到nc-Si颗粒大小的影响。在相同注入计量和相同的二次退火处理温度下,nc-Si颗粒较大的样品经Ce³⁺注入后其发光强度增强较为明显。     

Temperature dependent photoluminescence study on ZnO/Graphene nanocomposite films

We report observation of both free and defect-mediated excitonic emissions from temperature-dependent PL study on ZnO/graphene oxide (G-O) nanocomposite grown by ultrasonic assisted spray pyrolysis (UASP). From the temperature-dependent photoluminescence (PL) spectra of the ZnO/G-O nanocomposite, new graphene-related peak was observed at 372 nm along with the exciton transition bound to neutral acceptors or deep donors. The PL intensity of new graphene-related peaks (3.33 eV) become more prominent with increasing G-O concentration, and it was saturated or decreased with the addition of >7.0 wt% of G-O. This feature indicates that new graphene-related states were created below conduction band of ZnO, which supports the excitonic PL enhancement by graphene-embedding is contributed not by charge transfer, but by vacancy filling effect of G-O.     

近紫外荧光粉SrAl_2Si_2O_8∶Ce~(3+)的光致发光特性

采用高温固相反应法制备了xCe~(3+)(x=0.01%,0.05%,0.10%和0.30%)激活的Sr_(1-x)Al_2Si_2O_8近紫外荧光粉,利用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)检测出荧光粉的物相结构,通过光致发光谱(PL)和激发光谱(PLE)表征了荧光粉的发光性质。结果显示,在中波紫外光激发下,发射峰位于长波紫外区,归属于Ce~(3+)的5d→2 F5/2和5d→2 F7/2跃迁。激发波长308nm时,观察到近紫外SrAl_2Si_2O_8荧光粉的发光强度随Ce~(3+)掺杂量增加而先增大后减小,同时发射峰位置红移。280和325nm波长选择性激发条件下的差异性发射行为表明SrAl_2Si_2O_8∶Ce~(3+)具有两种性质不同的发光中心,该结论由监测320和390nm发射时获得的形状具有明显区别的激发光谱亦可得以验证。离子半径的匹配性支持Ce~(3+)优先取代Sr~(2+),同时Van Uitert的经验公式估算结果推断出低浓度的Ce~(3+)生成九配位的Ce(Ⅰ)发光中心,高浓度掺杂情况下部分相互近邻的Ce~(3+)有效配位数减小,形成八配位的Ce(Ⅱ)发光中心。紫外280nm激发下峰位348nm的发射谱带源于Ce(Ⅰ)和Ce(Ⅱ)发光中心共同贡献,紫外325nm激发下发射峰位于378nm的发射带则主要对应于Ce(Ⅱ)发光中心。紫外光激发下Ce~(3+)发射出较强的近紫外光,表明SrAl_2Si_2O_8∶Ce~(3+)是一种适用于研发紫外荧光光源的荧光粉体材料。     

Ce~(3+)注入对超晶格中硅纳米晶光致发光强度的影响

研究了铈离子注入和二次退火等因素对硅纳米晶(nc-Si)发光强度的影响.利用电子柬蒸发以及高温退火得到nc-Si/SiO2超晶格结构.随后将该结构样晶分别注入2.0×1014cm2和2.0×1015cm-2剂量的铈离子(Ce3+),再分别以不同温度对其进行二次退火,获得多种样品.通过对样品光敏发光光谱的分析发现,Ce3+注入后未经过二次退火的样品发光强度急剧下降.二次退火后的样品,随着退火温度的升高,样品的光致发光灶度逐渐增强,但当温度超过600℃时,发光强度反而下降,600℃为二次退火的最佳退火温度.注入适当剂量的Ce3+,其发光强度可以超过未注入时的发光强度,Ce3+的注入存在饱和剂量.研究表明,样品发光强度的变化受到铈离子注入剂量和注入后二次退火温度等因素的影响,并且存在着Ce3+到nc-Si的能量传递.     

PC/YAG：Ce荧光树脂的制备及光谱分析

采用熔融共混法和高温压模法制备出PC/YAG:Ce荧光树脂片,样品经减薄和抛光处理后,通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、光致发光(PL)、透射光谱等测试手段进行分析。厚度为0.87 mm的样品在500~800 nm范围内的透过率约为65%。样品主相为Y₃Al₅O₁₂,在342 nm和448 nm有两个激发峰。样品的发射光谱在532 nm有一宽峰,属于Ce³⁺的5d→4f特征跃迁发射。荧光树脂片中荧光粉含量越高,样品发射强度越大,是一种适合用于白光LED封装的新型荧光材料。     

Si基CeO_2薄膜的发光特性

利用电子束蒸发技术在p型硅衬底上沉积了200 nm厚的CeO2薄膜样品,将样品置于弱还原气氛中高温退火后,观察到薄膜在385,418 nm以及445 nm左右出现三个明显的发光峰。结合激发光谱、吸收光谱以及XRD分析表明:CeO2薄膜在高温下容易发生失氧反应,出现Ce4+→Ce3+离子转变,Ce3+离子在紫外光的激发下,电子由O2p跃迁到5d能级,再由5d能级向4f能级跃迁,从而产生强烈的蓝紫外发射,而445 nm左右的发光峰则来自于SiO2薄膜的缺陷发光。样品选择900~1 200℃不同温度退火,并且在1 200℃下进行了不同时间的退火。研究结果显示:在1 200℃下进行2 h的退火,薄膜发光强度达到最大。     

掺Ce3+、Gd3+、Tb3+的CaLaB7O13的光

采用固相反应法合成了接Ce3+、Gd3+、Tb3+的CaLaB7O13,并测定了它们的光谱。在Ce3+的光谱中发现文献中尚未报导的317nm激发峰和293nm发射峰。293发射属于不常见的5d能带中次最低能级向基态的跃迁,并随着Ce3+离子浓度增加而变弱,当掺杂浓度大于0.1mol时,293nm发射峰消失。     

Ex situ synthesis and optical properties of ZnO-PbS nanocomposites

Zinc oxide (ZnO) and lead sulphide (PbS) nanoparticles separately synthesized by a precipitation method were combined by an ex situ route to prepare ZnO-PbS nanocomposites with different molar ratios of ZnO and PbS. The structure and morphology of the ZnO, PbS and ZnO-PbS samples were analyzed with X-ray diffraction (XRD) and high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM). A UV-vis spectrophotometer was used to collect the absorption and 325 nm He-Cd and 488 nm Ar lasers were used to collect the photoluminescence data from the samples. ZnO nanoparticles showed a broad and stable emission peak at ∼570 nm, while a strongly quantum confined emission from PbS nanoparticles was detected at ∼1344-1486 nm. The ZnO-PbS nanocomposites exhibited dual emission in the visible and near-infrared (NIR) regions that is associated with defects and recombination of excitonic centres in the ZnO and PbS nanoparticles, respectively. The PL intensity of the visible emission from the ZnO-PbS nanocomposite was shown to increase when the ZnO to PbS molar ratio was 5:1 and the emission was almost quenched at molar ratios of 1:1 and 1:5. For different molar ratios of ZnO to PbS, the PL intensity of the NIR emission from the ZnO-PbS nanocomposites was more intense than that of PbS nanoparticles.     

基于荧光玻璃的高效LED白光技术

采用高温熔融法制备了一定质量比例的SiO_2-YAG∶Ce~(3+)片状荧光玻璃,厚度为0.2 mm,分析其XRD物相、光学和SEM微观结构、PL光谱。结果表明:荧光玻璃保留了晶相,荧光粉颗粒在玻璃基质中均匀分布,荧光玻璃和荧光粉的激发响应关系一致。在465 nm蓝光激发下,发射波长均在535 nm附近,表明荧光玻璃除含有玻璃相,还有荧光粉的物质结构特性。将不同波长蓝光芯片与不同荧光粉含量的荧光玻璃进行封装测试,结果表明:器件的流明效率可达到234.81 lm/W;色温和显色指数均随荧光粉含量增加而单调下降,呈现高色温和低显色指数;荧光粉质量分数从6%增加至15%时,不同波长激发下的色坐标x与y呈现大致相同的线性变化率。采用450 nm激光激发荧光玻璃,测试样品温度变化发现温升较缓,温降迅速,耐热性能优越。实验结果表明,将荧光玻璃用于LED白光照明封装,能实现流明效率和耐热性能的大幅提升,形成良好的白光输出。