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。

两步法制备ZnO∶Eu^(3+)薄膜及其光学特性的研究

通过两步法在普通载玻片上成功制备了具有六角纤锌矿结构且沿(002)衍射峰c轴择优取向生长的铕掺杂氧化锌(ZnO∶Eu3+)薄膜。首先利用CS-300直流磁控溅射镀膜机在载玻片上制备ZnO种子层,然后利用水热法在ZnO种子层上生长ZnO∶Eu3+薄膜。利用X射线衍射(XRD)谱分析表明,Eu3+掺杂使薄膜的结晶度降低,平均晶粒尺寸变小,且(002)衍射峰的峰位向小角度偏移。采用扫描电子显微镜(SEM)观察薄膜的表面形貌,膜层表面颗粒分布均匀致密。室温光致发光(PL)谱测试表明,ZnO基质与Eu3+之间存在有效的能量传递,325 nm的波长激发下,在波长615 nm左右观察到强而尖锐的红色特征峰,最佳掺杂比为5%;该实验结果为扩大ZnO∶Eu3+薄膜的应用领域提供了部分依据。

脉冲激光沉积Eu^(3+)掺杂ZnO薄膜及发光性能研究

利用脉冲激光沉积方法,不同沉积条件下在SiO_2/Si、蓝宝石单晶和石英玻璃3种衬底上制备了c轴择优取向的Eu^(3+)掺杂ZnO(Eu:ZnO)薄膜.以SiO_2/Si为衬底,具体研究了衬底温度、氧压、激光重复频率及沉积时间对Eu:ZnO薄膜结晶质量和荧光性能的影响.发现沉积条件相同时,在蓝宝石和SiO_2/Si衬底上制备的薄膜结晶质量好于石英玻璃衬底上的.利用273nm波长的氙灯泵浦,室温下所有样品的光致荧光谱中都测得了稀土Eu^(3+)在616nm附近的特征发光峰,而且在蓝宝石衬底上生长的Eu:ZnO薄膜的荧光强度最强.

氧氩比和热处理对ZnO：Eu^3＋薄膜的结构及其发光性质的影响

用射频磁控溅射法在石英衬底上制备了ZnO：Eu^3＋薄膜，通过X射线衍射仪和荧光光谱仪对样品进行了表征，考察了氧氩比和退火工艺对其结构及发光性能的影响。结果表明：样品均呈现ZnO的六角纤锌矿结构，适当的氧氩比有利于ZnO的C轴择优取向的形成，高温退火会使晶粒尺寸增大；合适的氧氩比，尤其是退火工艺（700℃）可以促进ZnO基质（372nm）到Eu^3＋离子（^5Do-^7F2）之间的能量传递，但过多的氧及高温退火不利于稀土Eu^3＋离子465nm（^7Fo-^5D2）到611nm（^5Do-^7F2）的直接能量传递。

Eu掺杂ZnO薄膜光学性能的研究

采用射频磁控溅射技术在硅衬底上制备了ZnO∶Eu3+薄膜,利用X射线衍射仪和荧光光谱仪对样品的微观结构及光学性能进行了表征。结果表明:ZnO∶Eu3+薄膜具有六角纤锌矿结构;在基质激子的激发下,ZnO∶Eu3+有很强的Eu红光特征发射且强度随着ZnO缺陷的增加而增加,激发光谱中出现ZnO的带间激发与纯Eu2O3的直接激发光谱,证明了ZnO和Eu3+之间存在能量转移;荧光衰减谱也进一步证明Eu3+依赖ZnO缺陷的能量转移过程,Eu3+的衰减时间随着ZnO缺陷的衰减时间的变化而变化,促进能量传递的一个有效的方法就是在ZnO基质中确定一个合适的缺陷中心。

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。

SiO_2包覆的β-NaYF_4∶Eu^(3+)及透明发光薄膜的制备和性能研究

通过溶胶-凝胶方法对β-NaYF4∶Eu3+进行了表面SiO2包裹处理,并将其分散于溶胶中提拉成膜,制备成发光薄膜。采用XRD、SEM、TEM、FTIR、UVPC、PL等测试手段进行了分析表征。结果表明:NaYF4表面被成功包裹上了一层SiO2,形成了核壳结构,并除去了表面油酸等有机物。表面包裹对NaYF4的晶型结构没有产生影响,但荧光性能略有下降,形貌趋向于圆形,这是由于表面SiO2颗粒在形成网络结构的张力和溶剂溶解所致。采用提拉浸渍镀膜后,发光粒子比较好地分散在薄膜上,并且具有比较理想的透过率,呈现出一定的减反射效果。由于SiO2包裹和热处理,O2-空位缺陷增强了Eu3+在420～500 nm波段的发光,这对整个发光性能是有利的。而因为能量转移,产生无辐射跃迁,613 nm处发光产生猝灭。通过实验,优化确定了制备发光薄膜的最佳工艺。

沉淀法制备ZnO:Eu^(3+)纳米晶及其发光性能的研究

分别以尿素、氨水作为沉淀剂,与Zn(NO3)2和Eu(NO3)3混合物反应,制备出不同尺寸的纳米ZnO:Eu3+晶.用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜及荧光分光光度计对所制备的ZnO:Eu3+进行了分析.结果表明,以尿素为沉淀剂可以得到颗粒均匀、尺寸较小并且发光性能优良的ZnO:Eu3+纳米晶,主发射峰位置在611 nm处;随着Eu3+掺杂浓度的提高,ZnO:Eu3+粒径逐渐减小;利用均匀沉淀法(尿素为沉淀剂)制备的ZnO:Eu3+其发光性能优于直接沉淀法(氨水为沉淀剂)制备的ZnO:Eu3+.

Eu^(3+)掺杂ZnO纳米材料的制备与表征

采用超声化学法,以六水合硝酸锌、六水合硝酸铕和三乙醇胺为原料,在加入聚乙二醇20000的水中进行反应,制备了呈球状的纳米ZnO:Eu^(3+)。采用X射线衍射(XRD)、场致发射扫描电镜(SEM)、紫外-可见光谱(UVVis)、光致发光谱(PL)等技术对所制备的样品进行了系列表征。结果表明,掺杂后并未改变纳米颗粒的晶型结构,紫外-可见吸收光谱显示其在紫外、可见光区域的吸收能力均有所增强;荧光光谱显示在紫外、可见光区存在多个发光峰,掺杂后发光强度增强。

具有C轴取向Al^(3+)掺杂型ZnO薄膜的溶胶-凝胶法制备及其性能研究

以乙二醇甲醚为溶剂,采用Sol-Gel法制备出具有C轴取向、可导电的Al3+离子掺杂ZnO透明薄膜,并利用场发射扫描电镜、X-射线衍射、能谱分析、标准四探针和反射光谱仪等对薄膜的组成、结构和光学性能进行了分析。结果表明:Al3+离子掺杂ZnO薄膜为六方纤锌矿型结构,由六棱柱状阵列构成,具有C轴择优取向;薄膜电阻率随Al3+离子掺杂浓度的升高而降低;在可见光区域,薄膜透光率随Al3+离子掺杂浓度的升高而降低,掺杂3%ZnO薄膜的透光率达到90%左右,禁带宽度为3.25 eV,具备制作薄膜太阳能电池透明导电电极材料的应用价值。

ZnO/Eu^(3+)发光材料的高温固相合成及其发光性能

采用高温固相法制备了ZnO/Eu3+红色长余辉发光材料.应用正交试验设计法(每个因素取3个水平,选用L9(34)正交试验表),以初始亮度为指标,研究了煅烧温度、Eu3+质量分数、敏化剂Li+质量分数、煅烧时间等4个因素对发光性能的影响;利用X射线衍射仪对合成的ZnO/Eu3+发光材料进行了物相分析,应用荧光分光光度计测定了样品的激发光谱和发射光谱,应用照射计测定了样品的发光特性.结果表明,当各个因素在水平范围内变化时,所制备的样品均具有ZnO晶格结构;荧光粉的主激发峰位于365 nm和458 nm处,主发射峰位于480 nm、570 nm和600 nm^640 nm,对应于Eu3+的4f和5d间的激发和发射.所确定的最佳合成条件为:煅烧温度850℃,w(Eu3+)=4%,w(Li+)=2.5%,煅烧时间3 h.

超声喷雾热解法制备不同掺杂浓度ZnO∶Eu薄膜

以醋酸锌,氯化铕的混合水溶液为前驱体,采用超声喷雾热解法在ITO导电玻璃衬底上制备了掺杂不同Eu浓度的ZnO∶Eu薄膜。通过扫描电镜(SEM),X射线衍射(XRD)和光致发光(PL)谱对ZnO∶Eu薄膜的形貌,结构和光学性质进行了研究。通过对比掺杂不同Eu浓度的ZnO∶Eu薄膜的结构和光学性能,可知在掺杂浓度为6mol%时薄膜的性能最好。SEM照片表明制备的ZnO∶Eu薄膜为致密的纳米颗粒薄膜,ZnO∶Eu晶粒尺寸大约在200～250 nm。XRD图谱表明当掺杂浓度为6mol%时,ZnO∶Eu薄膜具有很好的六角纤锌矿结构,且在2θ=50.47°处出现Eu2O3的衍射峰。激发光谱测试表明ZnO∶Eu薄膜在280 nm,373 nm,393 nm处有较强的紫外吸收。当用280 nm激发光激发时ZnO∶Eu薄膜在613 nm处具有较强的红光发射。

ZnO∶Eu^(3+)纳米晶的制备及发光性质研究

为了探讨稀土Eu3+与纳米ZnO基质之间的能量传递,利用溶胶-凝胶法(Sol-Gel)制备了ZnO∶Eu3+纳米晶,测量了样品的X射线衍射谱(XRD)、光致发光谱(PL)和激发谱(PLE)。X射线衍射结果表明,ZnO∶Eu3+具有六角纤锌矿晶体结构。观察到稀土Eu3+强而窄的特征发射和ZnO基质弱而宽的可见发射。分析了稀土Eu3+激发态5D0→7F1,5D0→7F3和5D0→7F2特征发射机制。给出了Eu3+离子特征发射的峰值强度随掺Eu3+浓度增加而增强的变化关系,证实了纳米ZnO基质与稀土Eu3+离子之间存在能量传递。比较了Eu3+离子5D0→7F1磁偶极跃迁(MD)与5D0→7F2电偶极跃迁(ED)的相对强度,证实了在ZnO纳米晶基质中大多数Eu3+占据了对称性较低的格位。

退火温度对GdBO_3∶Eu^(3+)/AAO薄膜形貌和发光性质的影响

利用水热反应和高温退火,在100 nm孔径的多孔氧化铝(AAO)模板表面制备了GdBO3∶Eu3+/AAO发光薄膜。通过X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和光致发光(PL)等手段表征了GdBO3∶Eu3+/AAO薄膜的结构、形貌和发光性质。SEM显示GdBO3∶Eu3+/AAO的形貌可通过调节退火温度控制。XRD和PL的结果表明,在AAO模板的表面所组装的GdBO3∶Eu3+为六方碳钙石型(Vaterite-type)结构。PL的结果表明:5D0→7F2和5D0→7F1的相对发射强度与退火温度有关,5D0→7F2红色发射与5D0→7F1橙色发射之比值随退火温度的降低而增加,降低退火温度可使GdBO3∶Eu3+/AAO样品的色纯度得到改善。

Cr_2O_3掺杂对ZnO陶瓷薄膜低压压敏性能的影响

为了制备高性能ZnO陶瓷薄膜低压压敏电阻器 ,利用新型Sol Gel方法研究了Cr2 O3 掺杂对ZnO陶瓷薄膜低压压敏性能的影响 .复合先驱体溶液由Bi2 O3 ,Sb2 O3 ,MnO及Cr2 O3 掺杂的ZnO纳米粉体均匀分散于含有Zn(CH3 COO) 2 ,Bi2 O3 ,Sb2 O3 ,MnO及Cr2 O3 的溶胶中制成 .研究结果表明 :利用新型Sol Gel方法制备的ZnO陶瓷薄膜中 ,ZnCr2 O4相在较低的Cr2 O3 添加量时出现 ,当Cr2 O3 的摩尔分数为 0 .75 %时 ,ZnO陶瓷薄膜的非线性系数α为 7,压敏电压为 6V ,漏电流密度为 0 .7μA/mm2 .

ZnO和Al_2O_3缓冲层对AZO透明导电膜薄膜性能的影响

采用射频磁控溅射法,以纯度为99.9%,质量分数98%ZnO、2%Al2O3陶瓷靶为溅射靶材,在预先沉积了ZnO和Al2O3的玻璃衬底上制备了Al2O3掺杂的ZnO薄膜。研究并对比了两种不同的缓冲层对ZnO∶Al(AZO)薄膜的微观结构和光电性能的影响。并借助X线衍射(XRD)仪、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见光谱仪(UV-Vis)等方法测试和分析了不同缓冲层,对AZO薄膜的形貌结构、光电学性能的影响。结果表明:加入缓冲层后,在衬底温度为200℃时,溅射30min,负偏压为60V、在氮气气氛下经300℃退火处理后,制得薄膜的可见光透过率为83%～87%,AZO薄膜的最低电阻率,从9.2×10-4Ω.cm(玻璃)分别下降到8.0×10-4Ω.cm(ZnO)和5.4×10-4Ω.cm(Al2O3)。

Si基氨化ZnO/Ga_2O_3薄膜制备GaN纳米线

利用射频磁控溅射法在Si(111)衬底上溅射ZnO中间层和Ga2O3 薄膜,然后在管式炉中常压下通氨气对ZnO/Ga2O3 薄膜进行氨化,高温下ZnO层在氨气气氛中挥发,而Ga2O3 薄膜和氨气反应合成出GaN纳米线.X射线衍射测量结果表明利用该方法制备的GaN纳米线具有沿c轴方向择优生长的六角纤锌矿结构.利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、傅里叶红外透射谱、能量弥散谱及选区电子衍射观测并分析了样品的形貌、成分和晶格结构.研究发现ZnO层的挥发有利于Ga2O3 和NH3 反应合成GaN纳米线.

退火温度对ZnO:Eu^(3+)纳米晶发光性质的影响

利用溶胶-凝胶法(Sol-gel)制备了ZnO:Eu3+纳米晶,观察到纳米ZnO基质中稀土Eu3+在575nm、595nm、611nm和653nm附近的特征发射。分析了样品X射线衍射强度、光致发光的峰值强度与退火温度关系。给出了稀土Eu3+激发态5D0→7F1、5D0→7F35、D0→7F0和5D0→7F2的发射机制,证实了稀土Eu3+的特征发射激发能主要来源于稀土离子内部4f电子跃迁。

不同方法制备的ZnO∶Eu^(3+)及其发光性质的研究

分别利用高温固相法、共沉淀法以及燃烧法合成了六方晶系纤锌矿结构的ZnO∶Eu3+荧光粉,探讨了近紫外光激发下不同方法获得样品的发光性质。当监测Eu3+610 nm发射时,观测到200～250 nm和370 nm两处宽带,分别对应于Eu-O电荷迁移和ZnO。在近紫外光激发下,这些粉体材料都具有来自Eu3+的5D0-7F j组态内跃迁线状发射以及与基质缺陷相关的宽带发射。比较不同的合成方法的样品发光,发现不同合成方法能量传递效率不同。固相法合成的材料ZnO∶Eu3+中引入Li+有利于ZnO向稀土Eu3+的能量传递的进行。由于在近紫外区的有效吸收,此材料在近紫外激发发光二极管的应用上良好前景。

Sol-gel法制备多铁性Bi_(0.85)Eu_(0.15)FeO_3薄膜及其性能

采用Sol-gel法在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了Bi0.85Eu0.15FeO3薄膜。研究了退火温度对其晶相形成的影响,发现在较低温度退火(450℃)时,Bi0.85Eu0.15FeO3晶相开始形成,但存在杂相,而且结晶度较差;在490～600℃可以获得结晶较好的单相Bi0.85Eu0.15FeO3薄膜。同时对经550℃退火的薄膜的介电、铁电和铁磁性能进行了研究,结果表明,Bi0.85Eu0.15FeO3薄膜具有较好的介电及铁磁性能。当测试频率为1MHz时,薄膜的介电常数和介电损耗分别为80、0.024,饱和磁化强度约为26.2emu/cm3。