Co，Cu共掺杂ZnO薄膜的结构及发光特性

采用电子束蒸发沉积成膜工艺在单晶Si(111)衬底上制备出Co,Cu共掺杂的Zn0.85-xCo0.15CuxO(x=0,0.04,0.06)多晶膜。采用X射线衍射(XRD)研究了Co、Cu掺杂对其微结构的影响;室温下测量了Zn0.85-xCo0.15CuxO薄膜的光致发光谱,发现随着Cu掺杂量的增加,样品发光增强,当Cu掺杂x=0.06时,Zn0.85-xCo0.15CuxO薄膜的PL谱中出现了较强的双峰蓝光发射;分析了掺杂含量对其发光性能的影响,并对样品的发光机制进行了探讨,并推断出蓝光峰来源于电子由导带底到锌空位(VZn)能级的跃迁及锌填隙(Zni)能级到价带顶的跃迁。     

MOCVD方法生长的氧化锌薄膜及其发光特性

近年来,随着近紫外光发射氧化锌薄膜研究的进展,许多先进的薄膜生长手段被广泛采用。本文探索了用MOCVD方法在硅衬底上生长氧化锌薄膜的方法,试验了用几种不同的有机金属源生长ZnO薄膜;研究了源材料及生长压力和温度对薄膜生长的影响;观察了样品的室温光致发光光 谱。通过与溅射方法生长的ZnO薄膜的比较,提出了影响材料结构和发光特性的可能原因。     

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.     

射频磁控溅射法制备ZnO薄膜的发光特性

利用射频磁控溅射法在硅衬底上制备出具有（002）择优取向的氧化锌薄膜，用波长为300nm的光激发，观察到在446nm处有一强的光致发光峰，它来自于氧空位浅施主能级上的电子到价带上的跃迁。并讨论了发光峰与氧压的关系以及退火对它的影响，且给出了解释。     

掺杂DCJTB聚合物电化学池（LEC）的发光性质

通过在聚合物电化学池(LEC)发光器件的发光材料MEH-PPV中掺杂红光染料DCJTB,对LEC器件的发光性质进行研究。基于器件结构为ITO/MEH-PPV PEO LiCF3SO3/Al的薄膜LEC器件,其电致发光峰在570nm左右,通过在MEH-PPV与PEO的混合膜中掺杂不同比例的红光染料DCJTB,随着掺杂比例的增加,器件的发光峰由570nm向红光波段移动,通过控制DCJTB的掺杂比例制备了发光峰在570~650nm连续变化的LEC电致发光器件。对其分析认为从LEC主体发光聚合物MEH-PPV到染料DCJTB间发生了良好的能量传递。     

RF溅射钕掺杂ZnO薄膜的结构与发光特性

通过射频磁控溅射技术在Si(111)衬底上制备了未掺杂ZnO薄膜和Nd掺杂ZnO薄膜。应用XRD分析了ZnO:Nd薄膜的晶格结构,通过AFM观察了ZnO:Nd薄膜的表面形貌。结果表明,Nd掺入了ZnO晶格中,由于Nd原子半径大于Zn原子半径,Nd以替位原子的形式存在于ZnO晶格中。ZnO:Nd薄膜为纳米多晶薄膜,表面形貌粗糙。ZnO:Nd薄膜的室温光致发光谱表明,相同条件下制备的未掺杂ZnO薄膜和Nd掺杂ZnO薄膜都出现了395nm的强紫光带和495nm的弱绿光带。我们认为,紫光发射峰窄而锐且强度远大于绿光峰,源于薄膜中激子复合;绿光峰强度较弱,源于薄膜中的氧空位(VO)及氧反位锌缺陷(OZn)。Nd掺杂没有影响ZnO:Nd薄膜的PL谱的发射峰的峰位。由于Nd3 离子电荷数与Zn2 离子电荷数不相等,为了保持ZnO薄膜的电中性,间隙锌(VZn)可以作为Nd替位补偿性的受主杂质而存在,影响ZnO薄膜的激子浓度。同时,Nd掺入使ZnO的晶格畸变缺陷浓度改变增强,因而发射峰的强度随Nd掺杂浓度不同而变化。     

湿化学法合成Co掺杂ZnO薄膜的微结构及发光特性

采用湿化学法在ITO玻璃衬底上制备了纳米棒结构的Co掺杂ZnO薄膜.XRD结果表明Co掺杂的ZnO没有出现杂相.SEM结果表明掺杂样品是由ZnO纳米棒团簇结构组成,且团簇的密度随着Co掺杂浓度的增大而增大.光致发光光谱表明Co掺杂导致薄膜的带隙发生红移.     

掺杂PPQ薄膜的电致发光及电场调制

从掺杂PPQ薄膜单层器件的电致发光光谱在掺杂前后的变化。说明掺杂PPQ薄膜中存在着基质分子和掺杂分子间的能量传递，其电致发光光谱随加电场变化说明电场对PPQ薄膜的电致发光具有调制作用。用一个由单链模型扩展到包括杂质和外场的Hamiltonian进行数值求解。结果表明：在PPQ和TPL分子之间有效的能量传递是源于它们之间的是荷转移，且随着外加电压的变化，其电致发光谱峰位的移动与掺杂前后系统总量的改变及发光强度与掺杂后转移的电荷数之间分别存在对应关系，这一模型很好地解释了电场对PPQ薄膜电致发光的调制作用。     

Na-Mg共掺杂ZnO薄膜的结构和光学性质

利用溶胶-凝胶法,在普通载玻片上使用旋转涂膜技术制备了具有c轴择优取向生长的Na-Mg共掺杂的ZnO薄膜。用XRD、SEM、光致发光(PL)及透射光谱对薄膜样品进行了表征。结果表明:Na-Mg共掺杂有利于ZnO薄膜的c轴择优取向生长,并且随着Na+掺杂浓度的增加,晶粒尺寸先增大后减小;通过比较不同掺杂浓度ZnO薄膜的PL谱,推测发光峰值位于380nm的紫外发射与ZnO的自由激子复合有关;发现掺入Mg的确能使ZnO禁带宽度增大,掺杂组分为Na0.04Mg0.2Zn0.76O时,其PL谱只有一个很强的紫光发射峰,其近带边紫外光发射强度较未掺杂的ZnO增强了近10倍,极大地提高了薄膜紫外发光性能;并且随Na+浓度增加薄膜透光性减弱。     

掺杂DCJTB聚乙烯咔唑的发光性质

研究了PVK∶DCJTB体系的发光特性。实验结果表明,PVK∶DCJTB薄膜光激发时,PVK和DCJTB之间存在能量传递,DCJTB的浓度从1%增加到2%,能量传递效率明显增强,但仍然不充分。引入Alq3层后的PVK∶DCJTB/Alq3双层薄膜,PVK的发光被有效地抑制了,Alq3明显促进了PVK向DCJTB的能量传递效率,说明Alq3起到了能量传递的"桥梁"作用。而结构为ITO/PVK∶DCJTB/Alq3/LiF(1nm)/Al的器件的电致发光光谱与光致发光光谱明显不同。电致发光时,Alq3层的发光的相对强度比光致发光时大许多,而且发光强度随着驱动电压的增加而增强,说明随电压的增加,有更多的空穴注入到Alq3层,致使载流子在Alq3层的复合几率随电场的增强而增大。     

Eu掺杂SiC_xO_y薄膜的Eu~(3+)发光机制

利用磁控溅射技术在低温250℃下制备Eu掺杂SiC_xO_y薄膜,研究薄膜的Eu~(3+) 发光激发机制。实验结果表明,薄膜的发光谱由来自基体材料的蓝光和来自Eu~(3+) 的红光组成;随着薄膜中Eu含量由0.19%增加到2.27%,其红光强度增加3倍左右,而蓝光逐渐减弱。Raman光谱及荧光瞬态谱分析表明,其蓝光由中立氧空位缺陷发光中心引起。结合薄膜的Eu~(3+) 激发光谱分析,SiC_xO_y∶Eu薄膜的红光增强源于薄膜中Eu~(3+) 离子浓度的增加和/或基体材料的中立氧空位缺陷发光中心与Eu~(3+) 离子的能量转移。     

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。     

稀土掺杂硅基薄膜的高效发光特性

测量了在不同离子注入剂量,不同退火条件下的Nd注入Si基晶片室温光致发光谱,结果表明它们均具有蓝、紫发光峰,且发光稳定。在一定范围内发光效率随掺杂浓度的增加而增大,随退火条件的不同而改变。在实验室条件下,对掺杂硅片和单晶硅片进行电化学腐蚀制成多孔硅样片,同时用适当配比的HNO3对以单晶硅为基底的多孔硅进行处理,测试了腐蚀后各类样品的光致发光（PL）谱。发现掺稀土Nd的多孔硅和用HNO3处理的多孔硅的发光效率有显著提高。     

Mn掺杂Zn-In-S量子点的制备及发光性质研究

制备了Mn掺杂Zn-In-S量子点并研究了Zn/In的量比和反应温度对其发光性质的影响。在Mn掺杂的Zn-In-S量子点的发光谱中观测到一个600 nm发光带。通过改变Zn/In的量比,掺杂量子点的吸收带隙可从3.76 e V(330 nm)调谐到2.82 e V(440 nm),但600 nm发光峰的波长只有略微移动。这些掺杂量子点的最长荧光寿命为2.14 ms。当反应温度从200℃增加到230℃时,掺杂量子点的发光强度增加并达到最大值;而继续升高温度至260℃时,发光强度迅速减弱。此外,测量了Mn掺杂Zn-In-S量子点的变温发光光谱。发现随着温度的升高,发光峰位发生蓝移,发光强度明显下降。分析认为,Mn掺杂Zn-In-S量子点的600 nm发光来自于Mn2+离子的4T1和6A1之间的辐射复合。     

Sensing Alkali and Alkaline Earth Metal Cations by Conduction Band Quenching of Dye Photoluminescence

A new luminescence approach for sensing alkali and alkaline earth metal cations in fluid solution at room temperature is described. The approach is to utilize surface-adsorption/desorption–induced energetic shifts of a semiconductor conduction band to alter the electron transfer quenching efficiency of a photoluminescent dye. A proof-of-concept example is described based on TiO₂ nanoparticles with a surface bound Ru(II) coordination compound as the dye, Ru(deeb)(bpy)₂(PF₆)₂ where deeb is 4,4-(CO₂CH₂CH₃)₂-2,2-bipyridine and bpy is 2,2-bipyridine, sensing alkali and alkaline earth metal cations in acetonitrile solution. The Ru(II) compound is highly luminescent with long excited state lifetimes in the absence of the cations but is quenched in their presence. The quenching is found to be reversible. The data demonstrate that this approach yields intensity, lifetime, and wavelength-ratiometric calcium ion sensors that are sensitive to 5 7 × 10^–4 M concentrations.     

聚(2-甲氧基-5-辛氧基)对苯乙炔/单壁碳纳米管复合材料的光致发光特性

采用原位聚合法在无水四氢呋喃(THF)溶液中制备了聚(2-甲氧基-5-辛氧基)对苯乙炔(MOPPV)/单壁碳纳米管(SWNTs)复合材料。通过对该复合材料的红外光谱、X射线衍射、透射电镜、扫描电镜等的研究,证实SWNTs已聚合到MOPPV上且被MOPPV紧密有效地包覆,形成了纳米线网状结构。通过紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱和光致发光(PL)谱发现:随着SWNTs掺杂量的增加,该复合材料的吸收强度逐渐增强且最大吸收峰出现红移,其发光强度呈现先升高后降低的趋势,发光峰蓝移。当SWNTs掺杂质量分数为3.85%时,复合材料的发光强度最大,此时最大发光峰位较纯MOPPV蓝移8 nm。研究结果表明:在MOPPV中掺入一定量的SWNTs,能有效地增强复合材料的光致发光强度。     

掺杂两种荧光染料的有机红光电致发光器件

制作了掺杂rubrene和4-(dicyanomethylene)-2-t-butyl-6-(1,1,7,7-tetramethyljulolidyl-9,enyl)-4H-pyran(DCJTB)两种荧光染料的红光有机电致发光器件。N,N’-diphenyl-N,N’-bis(1-naphthyl)-(1,1’-biphenyl)-4,4’-diamine(NPB)和掺杂的Tri-(8-hydroxyquinoline)aluminum(Alq3)分别作为空穴和电子传输层。我们发现掺rubrene和DCJTB的器件性能与只掺DCJTB的器件性能相比有所提高。器件性能的改善是因为掺入的rubrene能够促进从Alq3到DCJTB的能量转移。根据荧光衰减曲线,计算出从Alq3到DCJTB、从Alq3到rubrene以及从rubrene到DCJTB的能量转移速率分别为1.04×109,3.89×109,2.79×109s-1。可以看出能量通过rubrene从Alq3到DCJTB的转移速率是能量直接从Alq3到DCJTB的2.7倍。     

Ba2SiO4:Ce3+,Mn2+荧光粉的制备与光谱性质

用高温固相反应法合成了Ba₂SiO₄:xCe³⁺,yMn²⁺(x=0~0.2, y=0~0.15)荧光粉,研究了荧光粉的晶体结构和发光性质。在紫外光激发下,Ba₂SiO₄:xCe³⁺的发射光谱为位于384 nm附近的宽带。Ba₂SiO₄:Mn²⁺样品的发射光谱位于376 nm的宽带较强,红光发射极弱。在Ce³⁺和Mn²⁺共掺的Ba₂SiO₄:xCe³⁺,yMn²⁺样品中,位于606 nm附近的红光发射较强,来源于Mn²⁺的⁴T₁(⁴G)-⁶A₁(⁶S)跃迁。这说明Ce³⁺离子将部分能量传递给了Mn²⁺离子,有效地敏化了Mn²⁺离子的发光。当Ce³⁺的摩尔分数为0.2、Mn²⁺的摩尔分数为0.075时,Ba₂SiO₄:xCe³⁺,yMn²⁺荧光粉位于606 nm的Mn²⁺的发射峰最强。     

水热法制备钼掺杂ZnO纳米结构及其光学特性研究

用水热法以Zn(NO3)2·6H2O和NaOH为原料,分别以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、十二烷基硫酸钠(SDS)、聚乙烯吡咯烷酮-K30(PVP-K30)、聚乙二醇400(PEG400)、乙二胺四乙酸(EDTA)为添加剂,制备钼掺杂的纳米ZnO。扫描电镜(SEM)结果表明,通过改变添加剂的种类可以合成不同形貌钼掺杂的ZnO;X射线衍射(XRD)结果表明,掺杂的ZnO纳米粉体为六方纤锌矿结构,随着钼掺杂浓度的增加,衍射峰强度明显增大,结晶质量得到明显改善;室温下的光致发光(PL)图谱表明,掺杂的样品在385 nm处有一紫光发射峰,在约572 nm处有一绿发光射峰,Mo掺杂后明显提高了样品的发光强度。