Ge掺杂β-Ga2O3晶体的发光性能研究

采用浮区法(FZ)生长Ge掺杂β-Ga2O3晶体,利用XRD和Raman光谱研究了掺杂对晶体结构的影响.透射光谱测试表明,随着Ge离子掺杂浓度增加,Ge∶ β-Ga2O3晶体光学带隙增大.在4.67 eV紫外光激发下,Ge∶ β-Ga2O3晶体的发光强度与β-Ga2O3晶体相当,发光衰减时间比β-Ga2O3晶体更快.     

光学浮区法生长掺锡氧化镓单晶及性能研究

作为垂直结构的GaN基LED新型衬底材料,β-Ga2 O3单晶已经引起了人们的广泛关注.β-Ga2O3单晶的导电性是通过掺杂来实现的,Sn4掺入是其中一种很好提高-Ga2O3导电性的方法.利用光学浮区法生长了尺寸为5×20 mm2,掺杂浓度为10;的掺锡氧化镓单晶(Sn∶ β-Ga2O3),并对Sn∶ β-Ga2O3单晶的缺陷密度、导电和荧光光谱特性进行了研究.结果表明:实验制得Sn∶β-Ga2O3样品的线缺陷约为6.51×105/cm2,掺入Sn4+杂质后β-Ga2 O3的电导率增加,样品的最高电导率为2.210 S/cm,同时Sn4+的掺入会抑制β-Ga2O3的红绿光发射.     

光学浮区法生长Si∶β-Ga2O3单晶及其光谱研究

采用浮区法生长了质量较好的Si∶β-Ga2O3单晶,直径约为8mm,长度约为2 cm.进行了X射线粉末衍射和X射线荧光分析,结果表明所得Si∶β-Ga2O3单晶属于单斜晶系,而且Si确实进入了β-Ga2O3格位中;在室温下测试了Si∶β-Ga2O3吸收光谱,吸收截止边约为255 nm,并分析了退火对吸收截止边的影响;测试了荧光发射谱,研究了不同激发波长对其紫外及紫色波段发光的影响.     

化学气相沉积法制备氧化镓纳米线

β-Ga2O3纳米线是一种新型具有强发光特性的宽带隙半导体材料,作为探测器性能稳定巨可靠,近年来受到了极大的关注.本文主要采用化学气相沉积法(CVD),以Ag纳米颗粒为催化剂,在Si(100)衬底上生长了β-Ga2O3纳米线,经EDS、SEM、TEM等技术表征,证明其大部分遵循VLS生长机理,少许遵循VS机制.其中遵循 VLS 生长机制的β-Ga2O3纳米线更细更长,其形貌均匀一致,长度约为230～260 μm,直径约为150～180 nm,巨Ag颗粒皆在纳米线顶部.     

钨酸锌微纳米材料的水热合成及发光性能研究

以Zn(NO3)2·6H2O和Na2WO4·2H2O为原料,草酸为沉淀剂,采用水热法在180℃反应4h制备了ZnWO4粉体,并考察了前驱体溶液pH值对ZnWO4发光性能的影响.通过X射线衍射(XRD),场发射扫描电子显微镜(SEM)和荧光光谱(PL)等测试手段对样品的物相、微观形貌和发光性能进行表征.结果表明:pH值为7～9时适宜合成ZnWO4粉体,pH =7、8时,得到的是星状结构ZnWO4粉体;pH =9时分别得到的是由长度为500 nm,直径为100 nm的纳米棒交叉组装而成的镂空结构ZnWO4粉体.相比之下,由纳米棒交叉组装而成的镂空片的发光性能最佳.     

Gd2O2S∶Yb3+,Er3+纳米粉体的水热-还原法制备及其上转换发光性能研究

以Gd2 O3,Yb2 O3,Er2 O3,HNO3,CO(NH2)2和C12H25SO4Na为实验原料,通过水热-还原法制备了yb3+和Er3+共掺杂的Gd2O2S∶ Yb3+,Er3+纳米粉体.通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、选区电子衍射(SAED)和上转换发射光谱(UPL)分析手段对合成产物的结构、形貌和上转换发光性能进行了表征.结果表明,Gd3+∶ CO(NH2)2∶ SO2-=2∶ 1∶x的摩尔比对合成产物的结构有显著的影响,当x=1.0时合成的前驱体在90; Ar+ 10; H2混合气氛下800℃煅烧2h可获得单相Gd2 O2S纳米粉体,该Gd2 O2S粉体颗粒呈现近球形,平均颗粒尺寸约30 nm,具有一定的团聚特征.上转换发射光谱表明在980 nm红外光激发下,Gd2 O2S∶Yb3+,Er3+纳米粉体的上转换光谱图的主次发射峰分别位于671 nm和548 nm,归属于Er3+的4 F9/2 →4I15/2和4S3/2→4I15/2跃迁.Er3+的猝灭浓度为5;,Gd2 O2S∶Yb3+,Er3+的发光机制为双光子模型.     

β-Ga2O3∶Dy3+荧光粉的快速制备及光学性能研究

本文用快速微波水热加煅烧的工艺制备了不同Dy3+掺杂浓度的棒状β-Ga2O3:Dy3+蓝/黄荧光粉.XRD和SEM分析表明Dy3+的掺入使样品的结晶度降低但未对其形貌产生影响.光致发光测试结果表明,β-Ga2O3:DY3+的发射峰位于492nm和580 nm;并且随着Dy3+掺杂量的变化,样品的发射峰强度和蓝光/黄光发射强度比例发生了变化;在Dy3+掺杂量为3mol;时,样品的发射强度达到最大值,蓝光/黄光发射强度比例为59.29;/40.71;.另外,简要分析了GaOOH的生长机理和Dy3+在GaOOH∶Dy3+及β-Ga2O3:Dy3+中的掺杂机理.     

β-Ga2O3薄膜掺杂工艺及性能研究进展

β-Ga2O3薄膜因其禁带宽度大,稳定性高,生产成本低等优势,被认为是在光电探测器、发光器件等领域非常有前景的材料之一.但β-Ga2O3较低的导电率限制了其在某些领域的应用,通过掺杂技术改进β-Ga2O3薄膜在光学和电学的性能吸引了大量科研者的目光.本文介绍了几种常用的掺杂手段及掺杂对β-Ga2O3薄膜结构和光电特性的影响,并对以后的研究工作进行了展望.     

光学浮区法生长掺锗氧化镓单晶及其性质研究

采用光学浮区法生长了尺寸φ8mm×40 mm的Ge∶β-Ga2O3单晶.XRD物相分析表明Ge∶β-Ga2O3单晶仍属于单斜晶系.为对其内部缺陷进行表征,进行了腐蚀实验,在光学显微镜下观察到缺陷密度为6×104/cm2.光学测试表明,与纯单晶相比,Ge∶β-Ga2O3单晶在红外波段存在明显吸收,只有位于蓝光区域的两个荧光峰,抑制了紫外与绿光波段的发光.电学性能测试得出,Ge∶β-Ga2O3单晶的电导率在10-3量级,说明掺杂Ge4+对β-Ga2O3单晶的电学性能的确有改善.     

β-Ga2O3体单晶X射线光电子能谱分析

通过对导模法制备的非故意掺杂、Si掺杂β-Ga2 O3晶体和Si掺杂后退火处理的β-Ga2 O3晶体进行了X射线光电子能谱分析(XPS),对比分析不同样品的Ga3d、Ga2p、O1s特征峰位和峰强度变化,并结合文献报道中β-Ga2O3薄膜及单晶材料的报道结果,进一步确认β-Ga2 O3体单晶特征峰峰值.同时,通过对各峰强度的变化进行对比分析,对次峰产生的原因进行推测,获得Si掺杂及退火对晶体表面及晶体内部个特征峰的变化规律.     

核壳结构NaY(MoO4)2∶Eu3+@SiO2的制备及上转换发光性能的研究

采用水热法制备NaY(MoO4)2∶Eu3@SiO2上转换发光材料,利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、荧光光谱(FL)等对合成样品的结构和发光性能进行分析,结果表明,NaY(MoO4)2∶Eu3+@SiO2核-壳结构样品与标准NaY(MoO4)2∶Eu3+的PDF各个特征衍射峰峰位保持一致,且均未出现杂质衍射峰;微观形貌为核壳结构,NaY(MoO4)2∶Eu3+包覆在SiO2微球表面,得到亚微米级球体.XRD及表面元素含量测定结果表明,Eu3+占据了Y3+的晶格位置;SiO2微球中的Si-OH键可以键合其中的金属离子;793 nm近红外光激发下,在616 nm处,观察到了Eu3+的上转换特征发射峰(红光发射峰),NaY(MoO4)2∶Eu3+@6.2SiO2粉体的光致发光强度达到纯NaY(MoO4)2∶Eu3+荧光粉体发光强度的3倍以上.     

透明导电氧化物β-Ga2O3 单晶生长的研究进展

本文对β-Ga2O3单晶体的研究情况进行了综合,主要介绍了β-Ga2O3单晶体的生长方法:Verneuil法、提拉法和浮区法生长技术,并简单介绍了β-Ga2O3单晶体的光学和电学性质及其在GaN衬底方面的应用.β-Ga2O3单晶体的优异性质使其可以成为新一代的透明导电材料.     

Y2O3∶Yb3+,Tm3+纳米粉体的制备及发光性能研究

以Y2O3为基质材料,Yb3+为敏化剂,Tm3+为激活剂,采用化学共沉淀法制备Y2O3∶Yb3+,Tm3+纳米粉体,通过差热、红外光谱、XRD、荧光、上转换发光和场发射电子显微镜等方法对样品进行表征.结果表明:Tm3+和Yb3+完全固溶到Y2O3立方晶格中,且粉体大小均匀,尺寸约50 nm;Yb3+浓度为4;(摩尔分数)、煅烧温度900 ℃时,荧光和上转换发光强度最强;Tm3+浓度为0.4;时绿光(5F4/5S2→5I8)和红光(2F5/2→2F7/2)荧光强度最强,浓度0.5;时蓝光(1G4→3H6)和红光(1G4→3F4)的上转换发射强度最大.     

水热法合成ZnO∶Ho,Yb发光粉及其上转换发光特性

采用低温水热法合成了Ho3+,Yb3+和Li+共掺杂ZnO上转换荧光粉.研究了Ho3+,Yb3+和Li+的掺杂摩尔比对样品的结构、形貌和上转换发光强度的影响,讨论了其上转换发光机理.结果表明:所制备的ZnO∶Ho,Yb粉体为六方纤锌矿结构的亚微米(500 nm)棒,相比未掺杂样品尺寸增加,表面不再光滑.在980 nm激光(LD)激发下,ZnO∶1.2mol; Ho,4mol; Yb,5mol; Li样品发出较强的绿光上转换发射.     

共沉淀法制备Gd3（In,Al）5 O12∶Ce石榴石粉体

将Gd2O3、In2O3、NH4Al(SO4)2·12H2O和Ce2(CO3)3试剂溶入稀硝酸制取可溶盐混合溶液,采用NH3·H2O和NH4 HCO3混合溶液沉淀剂,通过共沉淀法获得碱式硫酸碳酸复合盐水合物前驱体,经950℃以上温度烧结处理制备出立方晶系GIAG∶Ce石榴石粉体。应用红外光谱和差热分析研究了前驱体所含特征官能团和热化学行为,应用X射线粉末衍射分析了前驱体经不同温度烧结所出现的物相变化,应用表面电镜和粒度分析表征了GIAG∶Ce粉体的SEM形貌和粒度分布,GIAG∶Ce粉体的荧光光谱呈现365 nm和450 nm两个发光峰,表明Ce3+离子已固溶进入粉体介质晶格。     

GaOOH和Ga2O3的制备及光学性能研究

采用水热法制备了不同形貌和尺寸的GaOOH前驱体.通过XRD、SEM和TEM进行表征,并探讨分析了GaOOH的生长机理.结果表明,前驱液的pH值对GaOOH的形貌有明显的调控作用并对其结晶度有一定影响.然后将制备的GaOOH前驱体分别在温度为600℃和900℃的空气中煅烧转化成了α-Ga2O3和3-Ga2O3.煅烧后的产物具有良好的形貌继承性.荧光光谱测试(λex=250 nm)结果显示,pH值为5时制备的GaOOH和Ga2O3的发射峰位于415 nm和465 nm,而在pH值为3和8时的发射峰均位于370 nm和465 nm.     

CaCO3基红色荧光粉的合成及其光谱性能分析

采用水热法合成CaCO3: Eu3+和CaCO3: Eu3+, Li+红色荧光粉,研究了掺杂离子对样品的物相、晶粒形貌和光谱性质的影响.采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅立叶红外光谱(FT-IR)、激光拉曼光谱(Raman)和荧光光谱(PL-PLE)等手段表征样品的性能.结果表明:样品均为三角晶系的方解石结构;Eu3+作为发光中心取代了基质CaCO3中Ca2+的位置;Li+作为电荷补偿剂有助于Eu3+更好的进入到基质的晶格中,提高样品的发光性能;样品CaCO3: Eu3+ 和CaCO3: Eu3+,Li+的最大激发峰分别位于254 nm(Eu3+-O2-的电荷迁移跃迁)和396 nm(7F0→5L6跃迁),其最强发射峰分别位于 616 nm和610 nm,均为电偶极跃迁5D0→7F2,属于红色发光.     

水热法合成NaYF4:Yb3+-Er3+及其上转换发光性质

采用水热法合成了不同浓度Yb3+和Er3+共掺NaYF4上转换发光材料.利用X-射线粉末衍射技术鉴定了物相的纯度,结果表明,样品的XRD与NaYF4(JCPDS 28-1192)标准卡片一致,均为纯相,结晶度高.在扫描电镜的辅助下,对样品的形貌进行了表征分析,其微观形貌呈六方棱柱状,柱长7μm左右,直径3μm左右,且尺寸分布均匀.在此基础上,利用荧光分光光度计(激发光源为980 nm激光器)对样品的发光性能进行了测试,在980 nm激光器的激发下,得到了发射峰位分别位于525 nm、550 nm、660 nm组成的上转换光谱,可指认为Er3+的2 H11/2,4 S3/2→4 I15/2(绿光)和4 F9/2→4 I15/2(红光)跃迁.进一步讨论了样品发光强度和泵浦源功率之间的关系,发现绿光和红光发射均为双光子过程.     

793nm光激发下GdVO4∶Eu3+上转换发光性能的研究

用水热法制备出GdVO4:Eu3上转换发光材料.对合成样品的发光性能进行研究,探讨了Eu3+掺杂量、pH值及乙二胺四乙酸二钠掺杂量对样品上转换发光性能的影响.结果表明:样品的结构为四方晶系,在793 nm近红外光的激发下,Eu3浓度为12;、pH值为3、乙二胺四乙酸二钠与稀土离子Eu3+掺杂比例为1:1时,GdVO4:Eu3+样品的上转换发光性能最好;且样品的发射光谱由四个发射峰组成,分别位于596 nm、619 nm、650 nm和698 nm处,归属于Eu3的5D0→7(J=1,2,3,4)电子跃迁.     

SiO2@Gd2O3∶Tb3+核壳微球的可控合成及发光性能研究

采用简便的尿素辅助沉淀法将Gd2O3∶Tb3+成功包覆在二氧化硅微球表面合成了尺寸均匀的球形SiO2@Gd2O3∶Tb3核壳发光材料,解决了稀土发光材料普遍存在的形貌可控性差和颗粒尺寸不均一等问题.利用XRD、SEM、红外光谱和荧光光谱等表征测试了样品的形貌、结构和发光性能.SEM照片和尺寸分布图显示,SiO2@Gd2O3∶Tb3+粒子呈现均匀球形形貌,分散性良好,粒径约(608 +18) nm.XRD图谱分析表明,600℃煅烧后,壳层Gd(OH)3CO3完全转变为立方相Gd2O3,结晶性良好,无杂相生成.同时,结合红外光谱推测了SiO2@Gd2O3∶Tb3核壳微球的形成机理,并得出Gd2O3∶Tb3+壳层主要以Si-O-Gd键形式连接在二氧化硅微球表面.在240 nm紫外光激发下,SiO2@Gd2O3∶Tb3核壳微球呈现绿光发射,其中,位于540 nm处的主峰归属于Tb3+的5D4→7F5能级跃迁.不同Tb3掺杂浓度下的发射光谱表明,当Tb3+掺杂浓度为4mol;时,SiO2@Gd2O3∶Tb3+核壳微球的发射强度达到最大值,寿命为1.55 ms,色坐标位于绿色区域,展现了良好的绿光发光性能.