ZnO掺杂对PVK∶Ir(ppy)3体系发光特性的影响

以无机纳米颗粒ZnO作为电子传输材料,并以不同质量比掺杂到PVK∶ Ir(ppy)3体系作为发光层制成一系列磷光器件,器件结构为:ITO/PVK∶ Ir(ppy)3∶ ZnO(100∶ 1∶ x)/ BCP/Alq3/Al, ZnO的掺杂浓度x分别为0;,1;,2;,5;,10;,研究了它们的电致发光特性.结果表明:合适比例ZnO掺杂可以改善器件的发光特性,ZnO的最佳掺杂量为1;,此时器件的相对发光强度是未掺杂的器件的4倍,器件的启亮电压也由未掺杂时的15.5 V降到了10.5 V.当掺杂浓度较大时,电子传输过多在电极另一侧形成漏电流,没有在发光层内进行电子与空穴有效复合,没有对发光起到作用,导致器件的发光性能下降.     

水热蒸汽法制备ZnO纳米棒的研究

采用新发展的水热蒸汽法,通过乙二胺蒸汽制备了高长径比的ZnO纳米棒.采用XRD、SEM、PL谱和拉曼光谱对产物进行了表征.结果表明ZnO纳米棒为六方柱形结构,纳米棒整体排列整齐,高度有序.ZnO纳米棒具有高度的取向性,沿c轴择优生长,大部分的ZnO纳米棒都垂直于基底.ZnO纳米棒在385 nm有一个本征发光峰,在433 nm、481 nm、520 nm之间有明显的缺陷发光峰,可能是由于氧空位和锌空位引起的.在生长温度为150℃的时候,450 ～ 550 nm之间发光峰强度远大于其他温度,可能是温度太高,生长速度太快,缺陷相对较多.ZnO纳米棒在437.61 cm-处特征峰明显,其峰值较高,结晶度较好,由于衬底存在微小的晶格失配,所以存在压应力.在120℃的生长温度,生长时间为12 h下,制备出的ZnO纳米棒长度为24 μm,直径为180 nm,长径比达到130:1.     

衬底放置方式对ZnO阵列形貌的影响

ZnO纳米棒阵列通过两步化学法制备,首先通过水热法在ITO衬底上制备ZnO晶种,然后把有ZnO晶种的ITO衬底垂直放入以氯化锌和氨水为溶剂的pH值为11的溶液,在85℃恒温条件下生长2h,然后在600 ℃对其进行退火处理,就得到了在ITO衬底上生长的ZnO纳米棒阵列.利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、紫外可见分光光度计和光致发光谱仪(PL)对样品的晶体结构、形貌和光学性能进行了表征.结果表明制备的高密度棒状ZnO纳米阵列是垂直生长在ITO衬底上,纳米棒的直径大约为150nm,长约1μm,纤锌矿ZnO纳米棒沿着[0002]方向一致生长;ZnO纳米棒阵列在波长为300 ～400 nm处出现了很强的紫外吸收峰;ZnO纳米棒阵列的光致发光光谱在380 nm左右有一个极强的紫外发光峰.研究了衬底放置方式对ZnO晶种形貌和光学性能的影响.最后通过对棒状ZnO纳米阵列形成过程中可能涉及到的化学反应以及形成机理做了简单的分析.     

ZnO∶xEu纳米棒的制备及其光谱性能研究

采用微乳液法成功合成了Eu3+掺杂ZnO纳米棒.采用SEM、XRD和Raman光谱、紫外光谱和荧光光谱对其进行了表征.结果表明,Eu3+掺杂ZnO纳米棒保持了六方ZnO结构,Eu3+代替部分Zn2+的位置,没有其它杂质峰的存在.(100)晶面衍射峰强度比率远大于标准衍射卡片,表明ZnO纳米棒沿着一维[00l]晶面方向作取向生长.随着Eu3+浓度的增加,ZnO纳米棒直径基本保持不变,但长度变短,形貌变得较杂乱,伴随颗粒产生.紫外吸收光谱逐渐红移,荧光光谱中出现Eu3+的典型特征发射峰592 nm和612 nm,且I592nm/I612nm有减小的趋势.实验结果表明Eu3+是一种重要的光谱调节元素,能有效的调节ZnO纳米棒的光学性能.     

钇掺杂多孔结构氧化锌纳米棒的制备与性能研究

采用两步法在二氧化锡掺氟(SnO2:F,FTO)导电玻璃基板上制备出钇(Y)掺杂多孔结构氧化锌(ZnO)纳米棒,首先利用浸渍-提拉法在FTO导电玻璃基板上制备ZnO晶种层,然后利用水热法在ZnO晶种层上生长Y掺杂ZnO纳米棒.研究了不同浓度Y掺杂ZnO纳米棒的晶相结构、微观形貌、化学组成及光学性能.实验结果表明:所制备的Y掺杂ZnO纳米棒为沿c轴择优取向生长的六方纤锌矿结构,随着Y掺杂浓度的增加,ZnO纳米棒(002)衍射峰强度先增大后减小,纳米棒的平均长度由1.3μm增加到2.6μm.ZnO纳米棒的形貌由锥状结构向柱状结构演化,纳米棒侧面的孔洞分布密度增加.所制备的Y掺杂ZnO纳米棒具有一个较弱的紫外发光峰和一个较强的宽可见发光峰.所制备样品的光学带隙随着Y掺杂浓度的增加而减小,其光学带隙在3.29～3.21 eV之间变化.利用Y掺杂ZnO纳米棒作为量子点敏化太阳能电池的光阳极可极大提高太阳电池的光电转换效率.     

GaN衬底掺杂模式对ZnO纳米棒光学性质的影响

本文通过水热法在u-GaN(undoped GaN)/Al2 O3和p-GaN/Al2O3衬底上制备了ZnO纳米棒阵列.利用X射线衍射仪(XRD)、高分辨X射线衍射仪(HRXRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、原子力显微镜(AFM)和光致发光谱(PL)对样品进行表征,研究在无种子层和金属催化剂情况下u-GaN/Al2 O3和p-GaN/Al2O3衬底对ZnO纳米棒生长的影响.结果表明,在u-GaN和p-GaN上生长的ZnO纳米棒均为六方纤锌矿结构.在p-GaN上生长的ZnO纳米棒直径较细且密度更大,这可能是由于p-GaN界面比较粗糙,界面能量较大,为ZnO的生长提供了更多的形核区域;与生长在u-GaN上的ZnO纳米棒阵列相比,p-GaN上所沉积的ZnO纳米棒在378.3 nm处有一个较强的近带边发射峰,且峰强比较大,说明在p-GaN上所制备的ZnO纳米棒的晶体质量和光学性能更好.     

电沉积法制备ZnO纳米棒阵列及其发光特性

本文以掺F的SnO2导电玻璃为基板,以硝酸锌水溶液为电解液,采用三电极恒电位体系电沉积制备ZnO纳米棒阵列,系统考察了硝酸锌浓度和沉积电位等工艺参数对ZnO纳米棒阵列的微观形貌及其发光性能的影响规律.结果表明,硝酸锌浓度和沉积电位对纳米棒阵列的形貌有显著影响,控制适宜的工艺条件可以制备出直径分布均匀、结晶性好且纯度高的六方纤锌矿ZnO纳米棒阵列.荧光光谱分析表明,电沉积制备出的ZnO纳米棒阵列在385 nm附近有一个强荧光发射峰,且发光性能稳定、对纳米棒阵列微观形貌的细微变化不敏感,使其在发光二极管和激光器等领域具有广阔的应用前景.     

Co掺杂浓度对ZnO纳米棒结构和光学性能影响研究

采用水热法以不同浓度Co掺杂合成了具有六方纤锌矿结构的ZnO纳米粉体,通过X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、拉曼光谱、X射线光电子光能谱分析法(XPS)、(光致发光)PL谱等分别对样品的形貌、结构、光学性能进行了测试和表征.结果 表明:随着Co掺杂浓度的增大,纤锌矿ZnO的晶体结构没有改变,且Co以二价离子Co2+的形式掺杂进入ZnO晶格;同时花状ZnO纳米棒的均匀性变差,不同浓度Co掺杂ZnO纳米棒中均出现了少量且尺寸较小的单根纳米棒.PL光谱显示:随着Co掺杂浓度增大,样品的紫外发光峰没有明显地变化,而可见发光峰的强度先减小再增大,说明样品的缺陷先降低再提高.当Co掺杂的浓度为2.0;时,所制备的ZnO花状纳米棒可见发光峰相对最低,其具有较小的缺陷.     

籽晶辅助化学水浴沉积法制备ZnO纳米棒阵列

采用籽晶辅助化学水浴沉积法,即先用磁控溅射法在硅片上制备c轴取向的ZnO薄膜,以此作为籽晶层,利用化学水浴沉积法制备ZnO纳米棒阵列.利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD),研究了ZnO薄膜籽晶层的沉积温度、水浴温度和前驱体溶液中Zn源的初始浓度等对ZnO纳米棒阵列生长的影响,由此得到了结晶性好且几乎垂直于衬底方向的ZnO纳米棒阵列的生长条件,为制备基于ZnO纳米棒阵列的器件提供了条件.     

微观结构对Eu:Ti纳米材料光学性能的影响

以TiO_2∶Eu纳米颗粒为原材料,采取水热和高温(700 ℃)退火的方法合成了铕掺杂钛纳米棒(简写成Eu∶Ti 纳米棒).其结构和光学性能用场发射扫描电镜,显微共聚焦激光拉曼光谱,稳态荧光以及寿命谱进行表征.场发射扫描电镜图片显示纳米棒的直径大约为30 nm,长度大约为300~600 nm.显微共聚焦激光拉曼光谱测试结果表明纳米棒中含有部分锐钛矿结构.稳态荧光光谱显示纳米棒的发光强度明显比纳米颗粒的强度强,而且发光谱线也不同.检测Eu~(3+)的~5D_0→~7F_2跃迁(发光峰位在612 nm)的发光强度,采用394 nm激发,发现纳米棒的寿命比纳米颗粒的长120 μs.     

Ni2+掺杂氧化锌阵列膜的水热合成及性能表征

采用低温水热法制备了Ni2+掺杂的ZnO阵列膜,研究了Ni2+掺杂对样品形貌、晶相结构和光谱特性的影响,并对可能的影响机理进行探讨.结果表明:Ni2浓度增加不会改变ZnO的纤锌矿结构,但在一定程度上可以起到控制其形貌及均匀度的作用.Ni2+掺杂量x≤0.007 mol/L时,有助于ZnO纳米棒沿c轴方向生长,提高结晶度,但ZnO的生长机理保持不变.Ni2+掺杂量较多时(x ＞0.007 mol/L),ZnO纳米棒的生长习性发生变化,其六方结构被破坏,水热膜由垂直于基片表面排列的纳米棒阵列转变为由结构不规则的多边形晶粒组成的密堆积排列.由于Ni2+固溶入ZnO晶格产生晶格畸变,引起薄膜内应力以及载流子浓度的变化,使得ZnO拉曼光谱的特征峰出现明显的降低和移动.光致发光谱表明,Ni2掺杂使ZnO纳米棒的紫外发光峰强度IUV与绿光发光峰强度IGR之比值IUV/IGR增大.     

形貌可控纳米ZnO的制备及其光学性能研究

以乙酸锌、氢氧化钠和柠檬酸钠为原料,利用水热法成功地实现了形貌可控纳米氧化锌(ZnO)粉体的制备,系统地研究了柠檬酸钠浓度、生长温度和后处理温度对纳米ZnO的形貌、光致发光和透过率等性能的影响.结果表明:随着柠檬酸钠的增加,纳米ZnO的形貌由短棒状到颗粒状再转变为花瓣状;降低生长温度,纳米ZnO的形貌从颗粒状转变为六方柱状;提高后处理温度,纳米ZnO的团聚方式由包覆式变为环绕式.室温光致发光(PL)谱显示,样品在387 nm左右处具有较强紫光发光峰、538 nm左右处具有较弱的绿光发光带.紫外-可见(UV-Vis)谱表明,在紫外光区,透过率均随波长的减小而降低;在可见光区,纳米ZnO的透过率随形貌由六方柱状构成的包覆式结构经短棒状转变到颗粒状、花瓣状、六方柱状构成的环绕式结构的转化而呈现降低的趋势.     

载气流量对氧化锌纳米棒阵列的影响

本文研究了在金属有机化学气相沉积法(MOCVD)生长过程中,锌(Zn)源和氧(O)源载气流量的改变对ZnO纳米棒阵列的影响.通过改变源材料载气的流量,得到了直径从150 nm到20 nm范围、均一性明显改善的ZnO纳米棒.采用扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射图谱(XRD),拉曼光谱(Raman)和光致荧光光谱(PL)等测试手段对样品的形貌结构和光学特性进行了表征.SEM和XRD结果表明当Zn源和O源的载气流量均为1 SLM时,所得的纳米棒直径最均匀,排列整齐,垂直于衬底生长,且结晶度最好.PL谱显示纳米棒的紫外带边峰发生了蓝移,可能与表面效应的增加有关.     

水热法合成Gd2O3∶Dy3+纳米棒及发光性能

以氢氧化钠为沉淀剂,采用水热方法制备了Gd2O3∶Dy3+纳米棒.通过红外光谱、扫描电镜及X射线衍射对前驱体及目标产物的物相结构、微观形貌进行了分析表征,通过荧光分光光度计测试了所得Gd2O3∶Dy3+的发光性能.结果表明:水热前驱体为六方相氢氧化钆(镝),经900℃焙烧得立方相的Gd2O3∶Dy3+.所得G d2O3∶Dy3为直径约100 nm,长度约500 nm～1μm的纳米棒.其激发光谱由一系列激发峰组成,峰值分别位于239 nm、279 nm、314 nm、353 nm,最强峰位于279 nm处;发射光谱主要由两部分组成,分别为460 ～500 nm的蓝光和560～590nm的黄绿光发射峰(带),均属于Dy3+的特征发射,且后者的强度远高于前者,因此,在紫外光激发下呈黄光发射.     

不同Ag光照时间对ZnO纳米花荧光增强的影响

采用水浴结合光照法,在Si(100)衬底上制备了Ag/ZnO纳米花结构,研究了不同Ag光照时间对ZnO发光性质的影响.通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和光致发光谱(PL)对Ag/ZnO纳米花的结构、形貌和光学性能进行了研究.研究表明,由水浴法制得的ZnO纳米花结构长度约1.0 μm,直径为200nm左右;不同光照时间的Ag掺杂后Ag/ZnO纳米花的衍射峰强度都增强,当光照时间为5min时,出现了Ag3O4的衍射峰.当光照时间为5 min时,Ag/ZnO纳米花结构具有最强的可见发射强度.     

Sn掺杂对ZnO薄膜结构和光电性能的影响

采用溶胶-凝胶浸渍提拉法在玻璃衬底上制备了Sn掺杂ZnO(SZO)薄膜。通过X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)研究了Sn掺杂对薄膜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。SEM结果表明随着掺杂浓度的增加,薄膜表面由颗粒向纳米棒转变。电学结果显示掺杂浓度为3at%时,电学性能最好,最低电阻率为6.9×10-2Ω.cm。室温光致发光谱(PL)显示所有的SZO薄膜样品在(325 nm光激发下)380 nm和398 nm两处都有发光峰,随着掺杂浓度的增大,398 nm处的发光强度先增大后减小,然后再增大;380nm处的发光强度始终增大,这些现象与薄膜的表面结构的变化有关。     

气相法制备ZnO纳米线及其阵列的生长机制

半导体纳米线和纳米棒及其阵列是具有强量子限制效应的一维纳米结构,它们所具有的新颖光学、电学、磁学和力学性质,使其在发光器件、场效应器件、存储器件和传感器件及其集成技术中具有潜在的应用.本文以生长机制为主线,简要介绍了气相法,即采用金属催化剂的气-液-固(VLS)法和不采用金属催化剂的气-固(VS)法,在ZnO纳米线及其阵列结构制备中的应用,评论了近3～5年内它们在这一领域研究中取得的研究进展.讨论了目前存在的问题,并预测了今后的发展趋势.     

不锈钢基ZnO薄膜的水热合成及其疏水性能研究

结合sol-gel法和水热法,在不锈钢表面原位合成纳米ZnO薄膜并对其进行了XRD、FT-IR、SEM及亲疏水性表征分析.研究结果表明,在附有ZnO种子层的不锈钢基片上,ZnO沿c轴择优取向外延生长.当pH值为11.5时,不锈钢基片上生长的ZnO纳米棒每5～8根在末端集结成束,形成具有微-纳米结构的ZnO薄膜.经十八酸改性后,疏水性基团与ZnO表面羟基反生类酯化反应嫁接到ZnO表面,使具有微-纳米结构的ZnO薄膜与水接触时产生"荷叶效应",不锈钢表面由亲水转变为超疏水.     

ZnO纳米棒阵列/纳米颗粒团聚复合膜的制备及其光电性能

采用恒温水浴法在FTO导电玻璃上制备出了ZnO纳米棒阵列,然后对其进行二次生长后得到了ZnO纳米棒阵列/纳米颗粒团聚复合膜,最后它们分别与Pt形成对电极并与电解质溶液组装成染料敏化太阳能电池(DSSC)。结果表明:当在模拟太阳光照射(AM 1.5,100 mW/cm2)下时,ZnO纳米棒阵列/纳米颗粒团聚复合膜太阳能电池的短路电流密度Jsc为11.7 mA/cm2,开路电压Voc为0.661 V,填充因子FF为0.384,光电转换效率为3.17%,均明显的高于ZnO纳米棒阵列太阳能电池和ZnO纳米颗粒团聚球太阳能电池。其主要原因是由于ZnO纳米棒阵列/纳米颗粒团聚复合膜染料敏化太阳能电池在具有较高的光生电子传输效率的同时,增加了比表面积和提高了光子的收集效率。     

ZnO纳米线/纳米棒混合阵列的制备及其光致发光性能研究

使用无催化剂热蒸发法,在ZnO/Si薄膜衬底上制备了ZnO纳米线/纳米棒混合阵列.其中,纳米线的直径为10～20nm,纳米棒的直径为60～160 nn,二者混合在一起垂直生长于衬底表面.从衬底的上游到下游位置,混合,阵列中纳米线的含量逐渐下降,纳米棒逐渐增多.室温光致发光测试发现尺寸较小的纳米线阵列的紫外光发光强度比大尺寸纳米棒阵列高约5倍.持续激发光照射下,纳米线阵列的发光强度逐渐上升,停止光照后又逐渐下降到初始值,这可以用纳米线表面O2分子的解吸附和吸附过程来理解.