CdxZn1-xO：Eu^3＋荧光粉的制备及其发光性质

采用高温固相法在1100℃下合成了Eu3+掺杂的CdxZn1-xO发光材料。采用X射线衍射对所合成样品的结构进行了表征。分析了不同浓度Cd2+的掺杂对于样品发光及激发峰位置的影响。通过对荧光光谱的测试,表明Cd2+的引入使得体系的禁带宽度变窄,并且通过Cd2+掺杂浓度的变化,可以对样品的激发光谱峰值在380～410nm进行调制,样品的发光以520nm处的宽带发射为主,并没有明显的Eu3+的特征发射,表明基质与Eu3+之间的能量传递并不有效。在加入Li+作为电荷补偿剂之后,出现了来自Eu3+的特征发射,相应的发射光谱的发射主峰位于609nm。样品380～410nm的激发峰范围覆盖了紫外LED芯片的输出波长。因此,这种荧光粉是一种可能应用在白光LED上的红色荧光粉材料。

CdxZn1-xO合金热力学性质的第一性原理研究

ZnO的能带工程是当前ZnO研究的热点之一通过等价阳离子如Cd,Be,Mg等部分取代Zn形成CdZnO,BeZnO,MgZnO等合金来调控ZnO带隙的研究己广泛开展.其中,Cd的掺杂可以减小ZnO的禁带宽度,使CdZnO合金在紫外一可见光波段光电器件中具有潜在的应用价值.本文利用第一性原理计算结合集团展开法,通过研究纤锌矿(WZ)和岩盐矿(RS)型Cd_xZn_(1-x)O合金不同Cd掺杂含量下各种构型的形成能,发现了纤锌矿结构的两种亚稳相Cd_(1/3)Zn_(2/3)O,Cd_(2/3)Zn_(1/3)O;对其晶格常数·键长·键角和电子结构的分析表明,随着Cd掺杂量的增大,晶格常数a,c均逐渐增大,而c/a值逐渐减小,O—Zn(Cd)—O键角及合金禁带宽度均逐渐减小.通过对Cd_xZn_(1-x)O合金的有效集团交互系数的分析得出,两个原子组成的集团中其有效集团交互系数最大,表明两原子集团对用集团展开法计算的形成能贡献最大.通过比较第一性原理计算的形成能和集团展开法拟合计算得到的形成能,发现两者相差很小,表明采用集团展开法拟合计算Cd_xZn_(1-x)O合金的形成能准确、可靠,通过对大量Cd_xZn_(1-x)O合金的形成能分析发现,大部分Cd_xZn_(1-x)O的形成能比同组分的ZnO与CdO混合相的能量高,表明ZnO和CdO互溶时会形成固溶度间隙,低温下难以实现全组分固溶.在此基础上,我们计算了WZ-和RS-Cd_xZn_(1-x)O随机合金的形成能并得到了相图.对于纤锌矿结构,其临界温度为1000 K;对于岩盐矿结构,其临界温度为2250 K.更高的临界温度表明Cd_xZn_(1-x)O难以形成岩盐矿结构的合金.进一步计算获得WZ-和RS-Cd_xZn_(1-x)O的两相相图,发现Cd较易固溶于WZ-ZnO中,而Zn较难固溶于RS-CdO中.

CdO及Cd_xZn_(1-x)O化合物的结构、能量和电子性能分析

采用基于密度泛函理论的第一性原理的平面波超软赝势计算方法,研究了纤锌矿结构的CdxZn1-xO化合物以及CdO在纤锌矿结构、岩盐结构和闪锌矿结构的基态电子特性和体结构,分析了CdO的稳定性.通过对比纤锌矿结构、岩盐结构和闪锌矿结构CdO的内聚能,发现岩盐结构和纤锌矿结构CdO的稳定性好,闪锌矿结构相对较差;通过对CdxZn1-xO化合物在不同Cd组分下的电子结构计算,得到了较好的禁带宽度拟合结果,能带弯曲参量B=1.02eV;通过形成能与组分关系的分析,我们认为当Cd的组分x=0.4左右时,CdxZn1-xO化合物最不稳定,容易出现相分离现象.

Cd_xZn_(1-x)O薄膜的制备及非线性光学特性研究

采用磁控溅射技术制备了CdxZn1-xO薄膜,通过X射线衍射仪、紫外-可见分光光度计对薄膜的晶体结构、透射光谱、带隙宽度进行了测试分析,并采用飞秒激光Z扫描的方法,测量了Cd0.20Zn0.80O薄膜的三阶非线性光学特性,结果表明:Cd组分不高于0.20时,薄膜仍保持六角型晶体结构,且随着Cd组分的增加,(002)衍射峰向小角度方向移动,吸收边明显红移,禁带宽度从3.29e V被调节至3.13e V,测得Cd0.20Zn0.80O薄膜的三阶非线性折射率为1.57×10-17m2/W,非线性吸收系数为4.98×10-11m/w.

磁控溅射生长Cd_xZn_(1-x)O薄膜的表面形貌、结晶特性和光学性能研究

本文采用射频反应磁控溅射方法,在Si(100)上制备了不同Cd含量的CdxZn1-xO的薄膜。利用电子探针(EPMA)、原子力显微镜(AFM)和X射线衍射(XRD)对薄膜的成分、表面形貌和晶体结构进行系统表征。结果表明:CdxZn1-xO(0≤x≤0.179)薄膜具有c轴择优取向,随着Cd含量增加,薄膜半峰宽(FWHM)变大,表面粗糙度增加,当x=0.108时出现相分离。透射光谱测试表明,通过调节Cd含量实现了对CdxZn1-xO的薄膜能带的调节。