ZnO:Eu3+薄膜的光致发光和拉曼散射特性的研究

ZnO:Eu3+薄膜具有来自Eu3+的5DO→7F2跃迁产生的强而尖锐的红色特征峰,非常适合作为光电器件的发光材料。本文首先利用直流磁控溅射在普通载玻片上制备ZnO种子层,然后采用水热法在ZnO种子层上成功制备了ZnO:Eu3+薄膜,最后利用X射线衍射仪、光致发光(PL)光谱仪以及拉曼光谱仪对样品进行表征。XRD分析结果表明:ZnO:Eu3+薄膜具有六角纤锌矿结构,且沿(002)C轴择优取向生长,另外没有其它衍射峰的出现,掺杂后薄膜的结晶度降低。PL谱测量结果显示,在325 nm波长激发下,强的本征ZnO特征峰几乎完全被抑制,在615 nm附近呈现出Eu3+强而尖锐的红色特征峰,所以Eu3+成功取代Zn2+进入ZnO晶格。另外不同的掺杂比例,ZnO:Eu3+薄膜的主峰位置略微有一些偏移。通过掺杂前后的拉曼光谱对比分析发现掺杂后Eu3+取代Zn2+与O2?成键或者与Zn2+成键而产生新的拉曼峰。

ZnO:Eu^(3+)纳米晶的制备及其光谱分析

制备了ZnO:Eu^(3+)的纳米颗粒,得到粒径在5nm左右的纳米晶。通过光谱分析研究了不同浓度的掺杂对ZnO发光性质的影响,Eu掺杂可以提高纳米ZnO的发光亮度及影响其粒径大小,并观察到了ZnO与Eu之间的能量传递。

掺杂表面活性剂和Bi^(3+)离子对ZnO:Eu^(3+)纳米颗粒的发光性能的影响

利用两步共沉淀法,通过填加金属离子Bi^(3+)和表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB),聚乙二醇-400(PEG-400),聚乙二醇-4000(PEG-4000),十二烷基硫酸钠(SDS)制备出稀土发光材料ZnO:Eu^(3+).结果表明:加入表面活性剂和金属离子对发光材料ZnO:Eu^(3+)的发光性能有较大的影响,其中以同时加入SDS和Bi^(3+)离子能够有效地增强ZnO:Eu^(3+)粉体的红光发射,对其发光性能影响最大.

电子束蒸发法制备的Eu掺杂ZnO薄膜的结构及其发光性质

采用电子束蒸发法在蓝宝石衬底上制备了ZnO:Eu3+薄膜.通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜和光致发光(PL)光谱仪测试了不同退火温度下薄膜结构、形貌以及光致发光谱,分析了薄膜光致发光中的能量传递原理.结果表明:ZnO:Eu粒子为六角纤锌矿结构,且600℃退火后结晶更好;光致发光谱中Eu3+的特征发光中心波长分别位于617 nm和667 nm,且600℃退火温度下的Eu3+特征发光最强.适当的退火温度可有效形成Eu离子的发光中心.

退火温度对PLD法制备ZnO:Eu^(3+),Li^+薄膜结构和发光性质的影响

采用脉冲激光沉积(PLD)法在Si(111)衬底上制备了Eu3+,Li+共掺杂的ZnO薄膜,分别在450,500,550和600℃条件下进行退火,退火气氛为真空。利用X射线衍射(XRD)仪和荧光分光光度计研究了退火温度对薄膜结构和光致发光(PL)的影响。研究结果表明,Eu3+,Li+共掺杂的ZnO薄膜具有c轴择优取向,Eu3+,Li+没有单独形成结晶的氧化物,均以离子形式掺入ZnO晶格中。PL谱中有较宽的ZnO基质缺陷发光,ZnO基质与稀土Eu3+之间存在能量传递,但没有有效的能量传递。随着退火温度的增加,薄膜发光先增强后减弱,退火温度为550℃时发光最强。当用395 nm的激发光激发样品时,仅观察到稀土Eu3+在594 nm附近的特征发光峰,但发光强度随退火温度变化不明显。

氧分压对ZnO:Eu^(3+),Li^+薄膜结构和光学性质的影响

利用脉冲激光沉积(PLD)法在Si(111)衬底上制备了ZnO:Eu^(3+),Li+薄膜,分别通过XRD谱和光致发光(PL)谱测试研究了氧分压不同时薄膜结构和发光性质。XRD谱研究表明,所有样品均仅出现ZnO基质的(002)衍射峰,说明Eu^(3+)已进入ZnO基质晶格,没有单独形成结晶氧化物。PL谱研究表明,当用325 nm的光激发样品时,样品的发光仅由ZnO基质的紫外发光和绿光发射组成,没有出现稀土Eu^(3+)的特征发光峰。当用395 nm的光激发样品时,在594和613 nm处出现两个明显的Eu^(3+)特征发光峰,分别属于Eu^(3+)的磁偶极跃迁(~5D_0→~7F_1)和电偶极跃迁(~5D_0→~7F_2),而且随着氧压的增加,594 nm处的发光峰强度变化不大,但613 nm处的发光峰强度明显增强。