非晶和纳米ZrO2,ZrO2:Y发光研究

利用共沉淀法制备了非晶和纳米ZrO2和ZrO2:Y(7%)。通过X射线衍射对其晶化过程的结构变化进行了表征，并在不同温度和气氛下进行处理，研究了对其发光性质的影响。结果表明发射谱由一个Gaussian带（峰值2．69eV)和一个非对称带（峰值3.12eV）构成，它们对应的发光中心分别为F^ 心和（F－F）^ 心。非晶样品的发光强度比纳米晶样品强，发光强度主要受氧空位的浓度和晶粒尺寸的影响，随着处理温度的升高，两者竞争的结果综合地影响了发光强度。     

纳米晶ZrO_2∶Eu~(3+)的制备及发光性质

利用共沉淀法制备了纳米晶ZrO2∶Eu3+发光粉体。室温下观测到Eu3+离子的强特征发射,主发射分别在590, 604nm处。观测到Eu3+离子电荷迁移态,并与其他研究系统观测到的Eu3+离子电荷迁移态基本相同。比较了不同掺杂比例和不同煅烧温度对Eu3+离子特征发射的影响。其他条件相同掺杂比例不同时,当n(Eu3+ )∶n(Zr4+ )为6%样品发射相对最强。而当掺杂比例相同改变煅烧温度时, 600℃煅烧的样品发光较强。分析了Eu3+离子对ZrO2 晶相的稳定作用。铕掺杂的纳米晶二氧化锆样品,随着样品煅烧温度的升高,样品的晶相结构只发生了细微变化。而纯纳米晶二氧化锆在煅烧温度升高时晶相发生了明显的变化。说明Eu3+离子起到了稳定ZrO2 基质晶相的作用。研究发现二氧化锆掺铕样品有较高的浓度猝灭,发射较强且色纯度较好。     

Er~(3+)及Er~(3+)/Yb~(3+)掺杂ZrO_2-Al_2O_3的制备及发光性质

采用共沉淀法制备了纳米晶ZrO2-Al2O3∶Er3+发光粉体.所制备的粉体室温下具有Er3+离子特征荧光发射,主发射在绿光,其中位于547nm、560nm的绿光最强,并得出稀土离子与基质之间有能量传递.对不同煅烧温度下的样品研究表明:因不同温度下所制得的样品晶相不同.研究了纳米晶ZrO2-Al2O3∶Er3+及ZrO2-Al2O3∶Er3+/Yb3+的上转换发光,并分析了上转换的跃迁机制.发现ZrO2-Al2O3∶Er3+的绿光为双光子过程,而ZrO2-Al2O3∶Er3+、Yb3+的上转换光谱中,红光和绿光也为双光子过程,而极弱的蓝光为三光子过程.讨论了Er3+的浓度猝灭现象.最适宜掺杂浓度的原子分数为2%(Er3+/Zr4+).     

甘氨酸燃烧法合成纳米ZnO-MgO及其紫外光发射

利用甘氨酸燃烧法制备了ZnOMgO纳米复合材料,并在不同温度进行热处理.通过X射线衍射、扫描电子显微镜和傅里叶变换红外吸收谱,对其升温过程中的结构变化进行了表征,研究了热处理温度对样品室温光致发光行为的影响.结果表明,复合材料的发光性能与纯ZnO相比有很大改善,经900℃热处理的纳米复合材料,其发射谱由一个强紫外发射带(峰值385nm)构成;当热处理温度低于900℃时,发光强度随热处理温度的升高而增强,进一步将热处理温度升至1000℃时发光强度又明显降低.发光强度主要受ZnO、MgO纳米晶的粒子尺寸、结晶完善程度,尤其是受两相纳米粒子之间相互作用的影响.同时发现选择合适的甘氨酸与硝酸根离子的摩尔比,对改善样品紫外发光特性也很重要.     

a-SiCx:H/nc-Si:H多层薄膜的室温时间分辨光致可见发光

在等离子体增强化学气相沉积(PECVD)系统中,通过控制进入反应室的气体种类逐层沉积非晶SiCx：H(a-SiCx：H)和非晶Si：H(a-Si：H)薄膜,然后经过高温热退火处理,成功制备了晶化纳米a-SiCx：H／nc-Si：H(多晶SiC和纳米Si)多层薄膜。利用截面透射电子显微镜技术分析了a-SiCx：H／nc-Si：H多层薄膜的结构特性。通过对晶化样品的时间分辨光致发光谱的研究,结果表明：随着退火温度的升高,发光峰位置开始出现一些红移现象：当退火温度为900℃时,样品的发光强度和发光衰减时间分别达到最大值和最小值;随着退火温度的继续升高,发光峰位置又开始出现蓝移现象。由此探讨纳米a-SiCx：H／nc-Si：H多层薄膜的发光特性和发光机理。     

Eu~(3+)/Yb~(3+)共掺杂ZrO_2粉末的制备和发光性质研究

利用共沉淀方法制备了Eu3+/Yb3+单掺和共掺的ZrO2粉体材料,研究了煅烧温度和掺杂浓度对结构和发光性质的影响。XRD结果表明:所制备单掺样品含有单斜相和四方相2种不同结构,随着热处理温度的升高,四方相向单斜相转变,经1 150℃处理后,四方相消失,呈现单一的单斜相;Yb3+离子的掺入有稳定ZrO2四方相的作用,随着掺杂浓度的增加,单斜相转变为四方相。由于晶相的不同,Eu3+处在四方相和单斜相2种发光中心,二者发光性质不同。Eu3+/Yb3+共掺后,在270 nm激发Eu3+时,观测到了Yb3+在近红外波段(980 nm)的发光,同时证实Eu3+的激发光谱和Yb3+的激发光谱相一致,表明存在Eu3+到Yb3+的能量传递,交叉弛豫和共合作能量传递过程是其可能的能量传递机理。     

Lu_2O_3:Yb~(3+),Tm~(3+)纳米晶的结构和上转换发光性能研究

采用共沉淀法制备了Yb3+和Tm3+共掺杂的Lu2O3纳米晶,用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显示镜(SEM)和上转换光谱对样品进行了表征。研究了Tm3+浓度和煅烧温度对粉末的结构和上转换发光性能的影响。结果表明,制备出的纳米晶具有纯的Lu2O3相,结晶性较好。在980 nm半导体激光器激发下,样品发射出蓝光、红光和近红外光,并且当Tm3+掺杂摩尔分数超过0.2%时,出现了浓度猝灭效应。随着煅烧温度的增加,纳米晶的尺寸增大,上转换发光强度增强。发射强度与激发功率的关系表明,蓝光490 nm和红光653 nm的发光是三光子过程,近红外811 nm的发光是双光子过程。     

Gd2O3:Eu3+纳米晶的燃烧合成及光致发光性质

采用柠檬酸作燃烧剂用燃烧合成法制备了Gd2O3:Eu3+纳米晶.用X射线衍射仪(XRD)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和荧光分光光度计等对Gd2O3:Eu3+纳米晶的结构、形貌和发光性能进行了分析.结果表明:不同柠檬酸与稀土离子配比(C/M)制备的样品经800℃退火1 h后,均得到了纯立方相的Gd2O3:Eu3+纳米晶,晶粒尺寸约为30 nm,尺寸分布较窄,其中以C/M=1.0时制备的纳米晶结晶性最好,发光强度最大.Gd2O3:Eu3+纳米晶主发射峰位置均在612 nm处(5D0→7F2跃迁),激发光谱中电荷迁移态发生红移,观察到Gd3+向Eu3+的有效能量传递.对柠檬酸与稀土离子配比(C/M)对结晶度、发光性质等的影响也进行了分析和讨论.     

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.     

碲化镉纳米晶中温度相关的能量转移

为了获得纳米晶之间以及单个纳米晶内部本体态至缺陷态两种能量转移在不同温度下对发光强度的影响,测量了碲化镉纳米晶层发光光谱随温度(78～300 K)的变化情况.碲化镉纳米晶层发光光谱显示:碲化镉纳米晶层在低温下有明显的本体(约520 nm)和缺陷(约605 nm)发光,且发光强度随温度的改变呈现出不同的变化规律.在温度变化的第一阶段(78～140 K),大尺寸碲化镉纳米晶发光效率高、表面缺陷少,小尺寸纳米晶至大尺寸纳米晶间的能量转移使得纳米晶本体发光强度逐渐升高、缺陷发光强度迅速降低.在温度变化的第二阶段(140～300 K),随着温度的升高,无辐射跃迁几率的增大使得碲化镉纳米晶缺陷态和本体态发光强度均逐渐降低.因此,能量转移仅在温度变化的第一阶段对发光强度的影响起主要作用,在第二阶段起次要作用.为了进一步验证能量转移对发光强度的影响,将碲化镉纳米晶用聚乙二醇包裹以减少纳米晶间的能量转移;将纳米晶层的干燥过程放在近真空环境下进行以减少单个纳米晶内部本体至缺陷态的能量转移.光谱结果显示在温度变化的第一阶段,这两种方式下得到的纳米晶层发光强度均逐渐降低,能量转移对发光强度的影响不再起主要作用.证实了能量转移对发光强度的影响规律的合理性.     

a-SiC_x:H/nc-Si:H多层薄膜的室温时间分辨光致可见发光

在等离子体增强化学气相沉积(PECVD)系统中,通过控制进入反应室的气体种类逐层沉积非晶SiCx∶H(a SiCx∶H)和非晶Si∶H(a Si∶H)薄膜,然后经过高温热退火处理,成功制备了晶化纳米a SiCx∶H/nc Si∶H(多晶SiC和纳米Si)多层薄膜。利用截面透射电子显微镜技术分析了a SiCx∶H/nc Si∶H多层薄膜的结构特性。通过对晶化样品的时间分辨光致发光谱的研究,结果表明:随着退火温度的升高,发光峰位置开始出现一些红移现象;当退火温度为900℃时,样品的发光强度和发光衰减时间分别达到最大值和最小值;随着退火温度的继续升高,发光峰位置又开始出现蓝移现象。由此探讨纳米a SiCx∶H/nc Si∶H多层薄膜的发光特性和发光机理。     

硅基硒纳米颗粒的发光特性研究

由于尺寸缩小引起的量子效应, 硒(Se) 材料的低维纳米结构具有更高的光响应和低的阈值激射等特性, 因此成为纳米电子与纳米光电子器件领域一个重要的研究方向. 本文通过对非晶硒薄膜的快速热退火来制备硒纳米颗粒, 退火温度在100–180℃之间时, 结晶后的硒纳米颗粒均为三角晶体结构, 其颗粒尺寸随退火温度的增加而线性增大. 光致发光谱测试发现三个发光峰, 分别位于1.4eV, 1.7eV和1.83eV. 研究发现位于1.4eV处的发光峰来源于非晶硒缺陷发光, 位于1.83eV处的发光峰来源于晶体硒的带带跃迁发光; 而位于1.7eV处的发光峰强度随激发功率增强而指数增大, 且向短波长移动, 该发光峰应该来源于非晶硒与硒纳米颗粒界面处的施主-受主对复合发光. 关键词： 硅基 硒纳米颗粒 光致发光 施主-受主对     

纳米晶ZrO2∶Dy3+的制备与发光性质研究

利用共沉淀法制备了纳米晶ZrO2∶Dy3+发光粉体,对不同掺杂浓度、不同煅烧温度的系列样品,均观测到Dy3+离子的室温强特征发射.样品的晶相与发射性质的研究表明:所制备的样品经600℃~950 ℃热处理后,晶相经历从四方相到以单斜相为主的变化;由于晶相的变化,发现有两个发光中心,分别位于四方相和单斜相.激发Dy3+的6P7/2能级,当稀土离子处在四方相(格位一)时有利于483 nm和583 nm的发射,当稀土离子处在单斜相(格位二)时有利于490 nm和577 nm的发射.基质ZrO2和Dy3+离子之间有能量传递,950℃时能量传递效果最好.荧光强度与掺Dy3+离子浓度关系表明,Dy3+在纳米晶ZrO2中的最适合掺杂浓度与ZrO2的晶相有关,四方相时,最适合掺杂浓度为0.5%,混合相时为1%.     

碲化镉纳米晶中温度相关的能量转移（英文）

为了获得纳米晶之间以及单个纳米晶内部本体态至缺陷态两种能量转移在不同温度下对发光强度的影响,测量了碲化镉纳米晶层发光光谱随温度(78~300K)的变化情况.碲化镉纳米晶层发光光谱显示:碲化镉纳米晶层在低温下有明显的本体(约520nm)和缺陷(约605nm)发光,且发光强度随温度的改变呈现出不同的变化规律.在温度变化的第一阶段(78~140K),大尺寸碲化镉纳米晶发光效率高、表面缺陷少,小尺寸纳米晶至大尺寸纳米晶间的能量转移使得纳米晶本体发光强度逐渐升高、缺陷发光强度迅速降低.在温度变化的第二阶段(140~300K),随着温度的升高,无辐射跃迁几率的增大使得碲化镉纳米晶缺陷态和本体态发光强度均逐渐降低.因此,能量转移仅在温度变化的第一阶段对发光强度的影响起主要作用,在第二阶段起次要作用.为了进一步验证能量转移对发光强度的影响,将碲化镉纳米晶用聚乙二醇包裹以减少纳米晶间的能量转移;将纳米晶层的干燥过程放在近真空环境下进行以减少单个纳米晶内部本体至缺陷态的能量转移.光谱结果显示在温度变化的第一阶段,这两种方式下得到的纳米晶层发光强度均逐渐降低,能量转移对发光强度的影响不再起主要作用.证实了能量转移对发光强度的影响规律的合理性.     

发光材料[ZnxMg6-xAl2(OH)16]2+[S·2H2O]2-∶Mn2+的光致发光

本文报道了过渡金属Mn2+离子的含量对二维纳米发光材料[ZnxMg6-xAl2(OH)16]2+[S*2H2O]2-发光强度的影响,并研究了其他合成条件如Zn2+含量、硫化时间、灼烧温度等对发光材料、发光强度的影响.     

合成条件对(Eu_(0.045)Li_(3x)Lu_y)_2O_3纳米晶发光性能的影响

用沉淀法制备(Eu_(0.045)Li_(3x)Lu_y)_2O_3纳米晶,通过测量样品的X射线衍射谱、傅里叶红外光谱、扫描电子显微镜图像和透射电子显微镜图像分析其微观结构与形貌,测量样品的激发谱、发射谱及发光衰减曲线来分析发光特性。研究合成条件中沉淀剂、助熔剂、温度、退火条件等因素对(Eu_(0.045)Li_(3x)Lu_y)_2O_3纳米晶微结构、发光特性、荧光衰减及能级寿命的影响。实验表明,氨水沉淀下,合成前驱粉中加入碳酸锂,1000℃活性炭中退火获得的(Eu_(0.045)Li_3x=0.015)Lu_(y=0.94))_2O_3纳米晶,比相同条件不加碳酸锂的样品发光强度提高约2倍;比800℃空气中退火的(Eu_(0.045)Lu_(0.955))_2O_3纳米晶发光强度提高约4倍。     

纳米晶ZrO2:Eu3+的制备及发光性质

利用共沉淀法制备了纳米晶ZrO2：Eu^3 发光粉体。室温下观测到Eu^3 离子的强特征发射,主发射分别在590,604nm处。观测到Eu^3 离子电荷迁移态,并与其他研究系统观测到的Eu^3 离子电荷迁移态基本相同。比较了不同掺杂比例和不同煅烧温度对Eu^3 离子特征发射的影响。其他条件相同掺杂比例不同时,当n(Eu^3 )：n(Zr^4 )为6％样品发射相对最强。而当掺杂比例相同改变煅烧温度时,600℃煅烧的样品发光较强。分析了Eu^3 离子对ZrO2晶相的稳定作用。铕掺杂的纳米晶二氧化锆样品,随着样品煅烧温度的升高,样品的晶相结构只发生了细微变化。而纯纳米晶二氧化锆在煅烧温度升高时晶相发生了明显的变化。说明Eu^3 离子起到了稳定ZrO2基质晶相的作用。研究发现二氧化锆掺铕样品有较高的浓度猝灭,发射较强且色纯度较好。     

氨基磷酸辅助的水热合成NaYF4:Yb3+,Er3+纳米晶及其上转换发光

以氨基磷酸为螯合剂,通过共沉淀与水热法相结合,成功地制备出NaYF4:Yb3+,Er3+纳米晶.研究结果表明:水热前后NaYF4:Yb3+,Er3+纳米晶均为立方相结构,其颗粒大小约为80nm.在980 nm近红外光激发下,实现了样品的上转换发光.样品的上转换绿红光发射带归因于Er3+的2H11/2,4S3/2→4 I15/2和4F9/2 →4I15/2能级的跃迁.水热处理后的样品的上转换发光强度与水热处理前相比有了很大的增强.水热处理后,样品表面的有机配体的减少和样品结晶度的提高是样品上转换发光显著增强的主要原因.     

发光材料[ZnxMg6—xAl2（OH）16]^2＋[S·2H2O]^2—：Mn^2＋的光致发光

本文报道了过渡金属Mn2+离子的含量对二维纳米发光材料[ZnxMg6-xAl2(OH)16]2+[S*2H2O]2-发光强度的影响,并研究了其他合成条件如Zn2+含量、硫化时间、灼烧温度等对发光材料、发光强度的影响.     

金属掺杂纳米固体超强酸SO_4~(2-)/ZrO_2的IR考察

首先采用sol gel法制备出ZrO(OH) 2 ,再分别用Ni2 + ,Al3 + ,Sn4+ ,Ag+ ,Sn2 + 金属盐溶液和H2 SO4稀溶液浸渍ZrO(OH) 2 的方法合成了一系列金属离子掺杂的SO2 -4/ZrO2 纳米固体超强酸。并用XRD ,TEM和IR技术考察了各样品的性能。结果发现 ,经不同金属掺杂的SO2 -4/ZrO2 颗粒具有固体超强酸的IR谱特征。经Ni2 + ,Sn4+ 掺杂的样品中Zr—O和 SO 键振动吸收峰明显蓝移 ,Zr—O的νZr—O由SO2 -4/ZrO2 的4 85cm-1增大到Ni2 + ,Sn4+ 掺杂样品的 5 0 0cm-1,SO的νas由 1390cm-1增大到 14 0 5和 14 0 0cm-1,而Sn2 + 掺杂的样品变化不大。说明Ni2 + ,Sn4+ 金属离子的掺杂增强了样品的超强酸性。同时还发现 ,随着样品焙烧温度的提高 ,经Ni2 + 和Al3 + 掺杂的SO2 -4/ZrO2 纳米颗粒 ,Zr—O和 SO 键振动吸收峰明显蓝移 ,而Ag+ 掺杂的样品在焙烧温度达到 10 73K时IR谱只是吸收强度减弱 ,振动频率不变。