微波吸收法研究ZnO光电子衰减过程

微波吸收无接触测量技术可以用于半导体粉体材料、微晶材料等研究光生载流子衰减过程。本文采用微波吸收法在室温下分别测量了ZnO纳米材料和微晶材料的光电子衰减过程。发现在紫外激光短脉冲激发下,两种材料的导带光电子寿命有很大的差异,ZnO微晶粉体材料的光电子寿命为50ns,而ZnO纳米材料的光电子寿命仅为10ns。分析认为纳米ZnO的光电子寿命缩短是由于纳米ZnO晶体的表面积远远大于体材料的表面积,纳米材料的表面形成了大量的缺陷能级,加速了光电子的表面复合,缩短了光电子的寿命。纳米材料内部缺陷增多和量子限域效应同样会缩短光电子的寿命。     

AgX:I微晶的光电子衰减时间分辨谱测量

利用高时间分辨的微波吸收薄膜介电谱测量技术,采用自行设计的光电子时间分辨谱测量装置(时间分辨率达到1 ns),精确地测量了不同Agx:I材料在35 ps超短脉冲激光曝光后产生的自由光电子和浅俘获光电子随时间衰减的光电子衰减时间分辨谱,分析了不同的[I-]掺杂条件对材料光电子时间特性的影响关系,得到了影响Agx:I微晶光电子时间特性的最佳[I-]掺杂条件。对立方体AgCl乳剂来说,[I-]含量0.5％,掺杂位置80％Ag处时,乳剂的光电子寿命最长。而对T-颗粒AgBr乳剂而言,[I-]含量3％时,乳剂的光电子寿命最长。碘化物对光电子寿命增大的影响是由于碘化物离子可以作为缺陷电子陷阱,这就使得银簇上的反应减小,当碘化物大于3％时,这一效应由于碘化物团簇的形成而消失。     

化学增感对光电子时间分辨谱的影响

利用微波吸收相敏检测技术,对AgBrI-T颗粒乳剂中光电子时间行为进行了检测,并获得了自由光电子与浅束缚光电子的时间分辨谱。实验结果表明,在加入Na₂S₂O₃相同的条件下S与S+Au增感中心所起的电子陷阱作用不同,S增感中心所起的作用为深电子陷阱,增感中心由于增加了对光电子的深束缚,从而造成自由光电子与浅束缚光电子的衰减加剧;S+Au增感中心所起的作用为浅电子陷阱,增感中心通过暂时束缚光电子有效降低了光电子与光空穴的复合,减缓了自由光电子与浅束缚光电子的衰减,可见加入KAuCl₄后形成的S+Au增感中心陷阱深度要比S增感中心的陷阱深度浅。从光电子时间分辨谱的变化可以看出S与S+Au增感中心在衰减曲线的不同时域中对光电子衰减的作用表现不同。     

掺有K4Fe(CN)6/K3IrCl6/K4Ru(CN)6的AgClBr微晶的光电子时间分辨谱

微波吸收介电谱检测技术具有很高的时间分辨率 ,可用于固体中电子输运特性的无接触测量 ,是研究晶体中光生载流子寿命及其迁移行为的有效方法。本文利用高时间分辨的微波吸收薄膜介电谱检测装置 ,测量了掺杂K4Fe(CN) 6,K3 IrCl6和K4Ru(CN) 6的AgClBr晶体在 35ps超短脉冲激光曝光后的光电子衰减的时间分辨谱。得到了不同的掺杂剂对AgClBr乳剂的自由光电子和浅俘获光电子的时间特性的影响关系。试验结果表明 ,对于所用的 3种乳剂 ,在掺杂量为 1× 10 -6、掺杂位置为 30 %时 ,掺杂K4Fe(CN) 6的AgClBr乳剂的自由光电子衰减时间相对较短 ,感光度相对较高。利用此方法可进一步研究乳剂光电子时间特性与掺杂剂、颗粒形状、颗粒结构、光谱增感和化学增感剂等参数的依赖关系。     

卤化银材料光作用过程的时间分辨谱测量

卤化银材料是重要的光信息材料，对于信息科学与技术的发展具有非常重要的作用。光作用过程的时间特性在很大程度上决定了卤化银材料性能的优劣。本文采用微波吸收技术来测量卤化银材料光作用过程的时间特性。卤化银材料样品被放入微波谐振腔中，在准分子激光的作用下，卤化银材料中生成了光生载流子，光生载流子的产生改变了卤化银材料的介电函数。因此，介电函数的变化体现光生载流子时间特性的信息，同时，介电函数的变化引起微波谐振腔品质因数的改变，品质因数的改变使腔输出了一个反射波，反射波包含卤化银材料光作用时间特性的信息，通过测量反射波、我们能获得卤化银材材料光作用过程的时间分辨谱并研究光作用过程的时间特性。本文获得了卤化银材料光作用过程的时间分辨谱，并对黑白、彩色和X－光片的光作用时间特性进行了分析。     

掺有浅电子陷阱的AgCl微晶的光电子衰减谱的时间分辨特性

利用微波吸收技术研究了K4Ru(CN)6浅电子陷阱掺杂剂对立方体AgCl微晶光生电子时间分辨特性的影响。结果表明,掺杂剂的掺杂量以及掺杂位置对乳剂的光生电子时间分辨特性都有影响。掺杂量为245×10-5mol·(molAg)-1,掺杂位置75%Ag时自由电子的衰减最慢,寿命最长。     

不同增感对AgCl乳剂中光电子时间行为的影响

借助微波吸收介电谱检测技术,对AgCl立方体乳剂中光电子的时间行为进行了检测,同时获得了自由光电子与浅束缚光电子在不同增感条件下的时间分辨谱。实验结果表明：化学增感时由于硫加金增感中心的浅电子陷阱作用有效地抑制了空穴与光电子之间的复合,化学增感使得光电子的衰减相对未增感的减缓、衰减时间得到延长;光谱增感时由于染料J聚集体增加了卤化银晶体中添隙银离子的浓度、促进了光电子与添隙银离子之间的结合,光谱增感使得光电子的衰减相对未增感的加剧、衰减时间变短;化学与光谱共同增感使光电子的衰减时间在光谱增感的基础上得到了延长,且硫加金化学增感中心的浅电子陷阱效应在光谱增感的基础上更明显。     

飞秒时间分辨质谱和光电子影像对分子激发态动力学的研究

分子量子态的研究,特别是分子激发态演化过程的研究不仅可以了解分子量子态的基本特性和量子态之间的相互作用,而且可以了解化学反应过程和反应通道间的相互作用.飞秒时间分辨质谱和光电子影像是将飞秒抽运-探测分别与飞行时间质谱和光电子影像相结合的超快谱学方法,为实现分子内部量子态探测,研究分子量子态相互作用及超快动力学过程提供了强有力的工具,可以在飞秒时间尺度下研究单分子反应过程中的光物理或光化学机理.本文详细介绍了飞秒时间分辨质谱和光电子影像的技术原理,并结合本课题组的工作,展示了这两种方法在量子态探测及相互作用研究领域,特别是激发态电子退相、波包演化、能量转移、分子光解动力学以及分子激发态结构动力学研究中的广泛应用.最后,对该技术的发展前景以及进一步的研究工作和方向进行了展望.     

基于光电子脉冲展宽的高时间分辨成像技术

为获取超快光脉冲信号,提出了一种基于光电子脉冲准线性展宽的高时间分辨二维成像技术。利用高频时变电场的线性工作区加速光电子脉冲信号,通过优化阴极激励源的电参数,选择光电子进入加速区的时刻实现光电子脉冲的准线性展宽。利用曝光时间100ps的门控选通微通道板在脉冲展宽模块的记录面进行选通曝光成像,实现高时间分辨的二维成像。为改善系统的空间分辨和成像畸变,添加轴向聚焦磁场解决电子漂移区中由电子空间电荷效应引起的时间和空间弥散,对于能量4 keV、出射角0.1°的电子束,聚焦磁场的最佳强度为0.057 T,此时阴极中心位置的空间分辨可达5 1p/mm,阴极边缘位置空间分辨稍差。基于光电子脉冲准线性展宽技术,可将漂移距离50 cm,初始脉宽10 ps的电子脉冲展宽10倍,从而可将门控MCP探测器的时间分辨提高1个量级(即10 ps以内)。     

基于光电子脉冲展宽的高时间分辨成像技术

为获取超快光脉冲信号,提出了一种基于光电子脉冲准线性展宽的高时间分辨二维成像技术。利用高频时变电场的线性工作区加速光电子脉冲信号,通过优化阴极激励源的电参数,选择光电子进入加速区的时刻实现光电子脉冲的准线性展宽。利用曝光时间100 ps的门控选通微通道板在脉冲展宽模块的记录面进行选通曝光成像,实现高时间分辨的二维成像。为改善系统的空间分辨和成像畸变,添加轴向聚焦磁场解决电子漂移区中由电子空间电荷效应引起的时间和空间弥散,对于能量4 keV、出射角0.1的电子束,聚焦磁场的最佳强度为0.057 T,此时阴极中心位置的空间分辨可达5 lp/mm,阴极边缘位置空间分辨稍差。基于光电子脉冲准线性展宽技术,可将漂移距离50 cm,初始脉宽10 ps的电子脉冲展宽10倍,从而可将门控MCP探测器的时间分辨提高1个量级（即10 ps以内）。     

一步溶液法制备ZnO亚微米晶体棒及其发光性能

用硝酸锌(Zn(NO₃)₂·4H2O)或醋酸锌(Zn(CH₃COO)₂·2H2O)分别与六亚甲基四胺((CH₂)₆N₄)以等浓度0.005mol/L配制成两种反应溶液,通过化学溶液法在玻璃衬底上生长出ZnO六角型亚微米棒(长5~8μm,直径300~700nm)。测量了样品的XRD和扫描电镜像。经XRD分析,所得样品均为纤锌矿的ZnO六角型晶体。扫描电镜(SEM)像表明,生长时间为3h或5h时,样品为细长条的棒状结构,长径比超过10:1;生长48h后的ZnO亚微米棒的一端被腐蚀成一定深度的ZnO亚微米管。用负离子配位四面体生长模型分析了ZnO亚微米棒的生长机理。ZnO亚微米棒退火前后的光致发光谱表明,退火处理后的发射谱中的紫外峰消失,而红色发光峰红移并且增强(峰值由630nm左右移到710nm),同时它的激发光谱中的室温激子激发峰也增强。     

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。     

微波场作用下La2O2S：Eu荧光粉的快速合成及其发光特性

采用微波法快速合成了La₂O₂S:Eu红色荧光粉,用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、荧光光谱等对合成产物进行了分析和表征。结果表明:材料的晶体结构为六方晶系,与纯La₂O₂S的结构相同。颗粒的形状不规则,分散性较好,尺寸在2μm左右。La₂O₂S:Eu的激发光谱主要是位于200~450nm范围内的宽带,此宽带激发来源于Eu³⁺的电荷转移态的吸收跃迁。在472nm左右出现一弱的尖锐的吸收峰,属于Eu³⁺的4f→4f跃迁吸收。发射光谱是由512,539,556,583,596,617,627nm的一系列窄带发射峰组成。这些发射峰归属于Eu³⁺从⁵D_J(J=0,1,2)到⁷F_J(J=0,1,2,3,4)的能级跃迁。随着Eu摩尔分数从2%增加到10%,主激发峰从348nm移动到365nm,移动了17nm;位于蓝绿区的发射峰逐渐减弱,627nm处的红光发射明显增强,当Eu的摩尔分数为8%时发光强度达到最大,继续增加Eu的浓度发光强度反而降低。     

Al掺杂浓度对ZnO陶瓷释能电阻材料性能的影响

为了制备ZnO释能电阻并研究Al掺杂浓度对ZnO释能电阻材料的影响,通过改进的制陶工艺制备了不同Al掺杂浓度的ZnO导电陶瓷。实验结果表明,Al掺杂浓度对ZnO释能电阻的导电性、能量密度和线性度均有较大的影响。Al的掺杂能较好地改善ZnO释能电阻的线性度,非线性系数可低至1.02;Al掺杂能很好地控制ZnO的电阻率,使其达到0.54 Ω·cm;Al掺杂还能较好地改善ZnO陶瓷的均匀性和密度,从而提高ZnO释能电阻的能量吸收密度,能量吸收密度高达720 J/cm³,较金属释能材料高出2~3倍。     

微波消解-原子吸收光谱法测定不同产地淡竹叶中微量元素的含量

利用微波消解技术处理样品,采用原子吸收光谱法测定了我国广东、湖北、湖南、重庆、广西、江苏、福建、浙江、安徽九个不同产区淡竹叶中Zn,Fe,Cu,Mn,K,Ca,Mg,Ni,Cd,Pb,Cr,Co,Al,Se,As 15种微量元素的含量。该方法的相对标准偏差(RSD)在1.23%~3.32%之间,平均回收率在95.8%~104.2%之间。研究表明,该方法简便、快速、灵敏,适合于淡竹叶中微量元素的测定。试验分析结果表明,不同产地淡竹叶中微量元素的含量呈现地域性差异。各地区的淡竹叶中对人体有益的元素K,Mg,Ca,Fe,Mn含量普遍较丰富;对人体有害的重金属元素,除湖南产的淡竹叶中Pb的含量稍高,广东、安徽产的淡竹叶中Cu的含量偏高外,其他产区的淡竹叶中有害重金属元素Cd,Cu,Cr,Pb,As的含量均低于《中国药典》、《药用植物及其制剂进出口绿色行业标准》及《国家标准食品卫生标准》的限量标准。该测定结果为进一步探讨淡竹叶中微量元素的含量与其功效的相关性提供了科学依据。