Al2O3薄膜的发光性能及其结构研究

以高纯铝为靶材,在不同氧氩比例下,采用直流反应磁控溅射法制备了Al2O3薄膜。用F-4500型荧光分光光度计测量其荧光光谱,观察到416 nm和438 nm处的光致发光发射谱（PL）,是由于氧空位充当的色心所致,且随着氧氩比例的增加,峰的位置基本不变,强度先上升后下降,这是由于氧氩比例的改变导致氧空位浓度变化引起的。通过对未退火及不同温度退火样品的XRD分析发现：室温沉积的Al2O3薄膜为非晶态,400℃退火开始有晶体出现,且退火温度越高,结晶性能越好。     

Al_2O_3:Ce~(3+)薄膜发光特性研究

用中频反应磁控溅射技术制备了Al2O3:Ce3+的非晶薄膜。这些薄膜的光致发光峰是在370～395 nm之间,它来自于Ce3+离子的5d1激发态向基态4f1的两个劈裂能级的跃迁。发光强度依赖于薄膜的掺杂浓度,并分析了产生这种关系的原因。Al2O3:Ce3+非晶薄膜发光特性在平板显示等领域有着广泛潜在的应用前景。     

Ba2Gd2Si4O13∶Dy3+发光性能研究

通过高温固相反应制备Ba2Gd2Si4O13∶Dy3+发光材料,利用XRD、FTIR、SEM、XPS和激发-发射光谱表征合成样品的性能。研究表明,使用Li2CO3-NH4F复合助熔剂,形成了长柱状形貌。在349nm或274nm激发下,Ba2Gd2Si4O13∶Dy3+发出Dy3+特征峰,色坐标接近白光区域。Gd3+→Dy3+的能量传递增强了Dy3+发光强度。Dy3+最优的掺杂浓度为2%,临界传输距离为30。Ba2Gd2Si4O13∶Dy3+发光材料可作为潜在的单一掺杂单一组成的白光LED发光材料。     

白光LED用新型红色荧光粉Sr5（BO3）3Cl:Eu3+的制备与发光特性

采用高温固相法合成了Sr5(BO3)3Cl:Eu3+新型红色发光材料,并对其结构和发光特性进行了研究。X射线衍射测试表明合成材料为纯相Sr5(BO3)3Cl晶体。材料的主发射峰位于587,596,613nm和626nm,对应Eu3+的5 D0→7F1,7F2辐射跃迁。监测626nm发射峰,激发光谱主峰位于392nm,可被InGaN管芯有效激发。通过时间分辨光谱测得Eu3+离子5 D0能级的荧光寿命约为2.28ms。研究了Eu3+离子掺杂浓度对Sr5(BO3)3Cl:Eu3+发光性能的影响,结果随着Eu3+离子浓度的增大,样品的发光强度先增大后减小,最佳掺杂浓度为16%(摩尔分数)。计算了Eu3+离子浓度猝灭的临界距离为1.46nm。测量了不同Eu3+浓度样品的色坐标,均位于色品图红光区,符合NTSC标准。     

稀土Sm2O3掺杂钙硼硅发光玻璃的光致发光行为研究

用高温熔融法制备了掺杂Sm2O3的CaO-B2 O3-SiO2(CBS)发光玻璃材料,并对其光谱学特性进行了研究。紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱表明Sm2O3掺杂发光玻璃在紫外区有较强吸收并在可见光区具有良好的透过率。光谱学测试表明,掺杂发光玻璃在404nm激发下出现Sm3+的特征发射峰,峰值波长分别位于565.8、602.8和650.4nm。同时,Sm2O3掺杂发光玻璃的荧光发射强度随Sm2O3掺杂摩尔分数的增加出现浓度猝灭效应,其Sm2O3掺杂猝灭浓度约为0.10%(摩尔分数)。此外,在365nm紫外光照射下,Sm2 O3掺杂发光玻璃呈现出红橙色发光,表明其具有将紫外光转换成红橙光的能力,可以进一步应用于光转换和光发射领域。     

红色荧光粉Ca3Y2Si3O12∶Pr3+的制备及发光特性

通过高温固相方法合成了红色荧光粉Ca3Y2Si3O12∶Pr3+,研究了Pr3+掺杂浓度及助熔剂对荧光粉发光性能的影响。结果显示,所合成的荧光粉的主晶相为Ca3Y2Si3O12。通过分析荧光光谱,发现Ca3Y2Si3O12∶Pr3+硅酸盐荧光粉的有效激发范围可以在430~490nm范围内,并发射红光。在445nm激发下,样品发射光谱中的主发射峰分别位于610nm(3P0→3 H6)和644nm(3P0→3F2),其中610nm处峰值最大。通过改变Pr3+掺杂浓度,发现荧光粉发光强度先增大后减小,最佳Pr3+掺杂量x(Pr3+)为2.0%,超过最佳掺杂浓度表现为由离子间的相互作用导致的浓度淬灭。该荧光粉色温为2261℃。通过观察助熔剂的助熔效果,发现最佳的助熔剂H3BO3添加量为2.0%。     

微波水热合成球形Al_2O_3：Eu~（3＋）及发光性能研究

采用微波水热法制备Al2O3∶Eu3＋红色发光材料。通过XRD、SEM和荧光光谱对系列样品的物相、形貌、发光性质进行表征。XRD测试结果表明合成的样品为γ-Al2O3;SEM显示样品形貌为片组装成的微球;光致发光测试表明,Al2O3∶Eu3＋的发射以594nm的5 D0→7F1磁偶极跃迁为主,最佳激发波长为394nm。随着掺杂浓度的增大,样品5 D0→7F2电偶极跃迁强度变大,掺杂量为0.09%（摩尔分数）的样品在618nm的5 D0→7F2电偶极跃迁强度明显提高。     

3/2-Al_6Si_2O_(13)/蒙脱土∶Eu,Al复相发光材料的制备及性能

采用高温固相法合成了3/2-Al6Si2O13/蒙脱土∶Eu,Al复相基质蓝色发光材料。探讨基质中Al6Si2O13与蒙脱土比例、激活剂Eu浓度以及Al掺杂浓度对发光性能的影响。实验结果表明,相对于Al6Si2O13单一体系,复相体系的发射光谱产生红移,Stokes位移和FWHM均变大,发光强度显著增强,Eu的最佳含量为8mol%。在350nm激发下,样品的发射光谱为主峰位于450nm及位于483nm的肩峰组成的宽带峰,对应于Eu2+的4f65d→4f7宽带发射。Eu2+-Eu2+之间出现能量传递,能量传递临界距离Rc为1.75nm,传递方式为电多级相互作用。Al可增加基质禁带宽度,掺杂Al的量为5mol%的样品发光性能最好。     

氧控In2O3薄膜的光电性能

对比在控氧条件下制备态和退火态In₂O₃薄膜的微观结构和光电性能,分析两种状态中不同的氧作用机制。两种控氧行为都能够有效提高In₂O₃薄膜的晶格有序度和降低氧空位浓度,使其载流子浓度下降、迁移率提高和光学带隙变窄;等离子体制备过程中氧以高活性非平衡方式注入晶格,而退火时氧以低活性平衡态扩散的方式进入晶格;不同的氧作用机制使得退火态薄膜比制备态薄膜具有更少的结构缺陷、更高的氧空位浓度和更佳的透光导电性。     

退火对两种硅基薄膜的结构及发光影响

采用双离子束共溅射沉积方法制备了两种复合硅基薄膜SiOxCy和SiOxNy薄膜,对两种薄膜进行后退火处理,并分别对样品进行PL、FTIR、XPS谱测试分析,比较退火前后的发光及结构的变化。两种样品的光致发光测试谱(PL)表明:退火前后都有两个发光峰位-都存在470nm的发光峰位,它来自于硅基薄膜中中性氧空位缺陷(O3≡Si-Si≡O3),是由于氧原子配位的二价硅的单态-单态之间的跃迁所致,其发光强度随退火温度的升高而变化。进一步的FTIR和XPS的测试谱表明另外一个发光峰位420nm(SiOxCy薄膜)和400nm(SiOxNy薄膜)分别来自于掺杂杂质(C和N)与硅基薄膜中的Si、O组成的复合结构。而两种样品经过退火处理后掺杂所引起的发光峰位强度随退火温度的升高而增强,说明退火温度的升高有利于发光机制的形成。     

Photostriction of CH3NH3PbBr3 Perovskite Crystals

Organic–inorganic hybrid perovskite materials exhibit a variety of physical properties. Pronounced coupling between phonon, organic cations, and the inorganic framework suggest that these materials exhibit strong light–matter interactions. The photoinduced strain of CH₃NH₃PbBr₃ is investigated using high‐resolution and contactless in situ Raman spectroscopy. Under illumination, the material exhibits large blue shifts in its Raman spectra that indicate significant structural deformations (i.e., photostriction). From these shifts, the photostrictive coefficient of CH₃NH₃PbBr₃ is calculated as 2.08 × 10^?8 m² W^?1 at room temperature under visible light illumination. The significant photostriction of CH₃NH₃PbBr₃ is attributed to a combination of the photovoltaic effect and translational symmetry loss of the molecular configuration via strong translation–rotation coupling. Unlike CH₃NH₃PbI₃, it is noted that the photostriction of CH₃NH₃PbBr₃ is extremely stable, demonstrating no signs of optical decay for at least 30 d. These results suggest the potential of CH₃NH₃PbBr₃ for applications in next‐generation optical micro‐electromechanical devices.     

LaAlO3/BaTiO3超晶格薄膜界面结构分析

通过研究发现,利用激光分子束外延技术生长的LaAlO3/BaTiO3超晶格薄膜具有良好的电学性能,其剩余极化可达到25μc/cm2.性能决定于结构,因此本文分析研究了LaAlO3/BaTiO3超晶格薄膜的界面结构.首先通过高能电子衍射技术在薄膜生长过程中对各层的生长及界面状况进行观测,再通过小角X射线衍射曲线及其计算机拟合曲线进一步确定超晶格薄膜的界面及结构参数,如界面的粗糙度、单层厚度等.通过研究发现,由于晶格之间的差异,LaAlO3/BaTiO3超晶格薄膜中LaAlO3和BaTiO3层的生长过程及微结构存在着一定的差异.     

3 Cr3 Mo3 VNb 在热冲孔中的应用研究

高合金钢热冲孔冲头寿命关系到模具与产品成本、生产效率、自动化设备的使用,因此,应注重冲头的选材、材料制备与冲头制造工艺。 用 3 Cr3Mo3 VNb 作为高合金钢热冲孔冲头,为提高模具寿命,在材料制备上,优化了成分,采用电渣重熔冶炼,减少杂质,毛坯锻造两次,用大锻造比锻造,冲头热处理用真空炉,三次回火,热处理硬度取 HRC42 ~ 46 ,冲头表面处理采用镀铬工艺,开展了热冲孔工艺试验。 结果表明,用3 Cr3Mo3 VNb 可使冲孔冲头寿命平均达到 800 件以上。     

Dy3+激活的LiCaBO3材料发光特性研究

采用固相法制备了LiCaBO₃∶Dy³⁺发光材料. 材料的发射光谱为一多峰宽谱, 主峰分别为484、577和668nm; 监测577nm发射峰, 对应的激发光谱为一主峰位于331、368、397、433、462和478nm的宽谱. 研究了Dy³⁺浓度对材料发射光谱及发光强度的影响, 结果随Dy³⁺浓度的增大, 材料的黄、蓝发射峰强度比(Y/B)逐渐增大; 同时, 发光强度呈现先增大后减小的趋势, 最大值对应的Dy³⁺浓度为3.00mol%, 其浓度猝灭机理为电偶极电偶极相互作用. 引入Li⁺、Na⁺或K⁺可增强材料的发射强度. InGaN管芯激发下的LiCaBO₃∶Dy³⁺材料呈现很好的白光发射, 色坐标为x=0.3001, y=0.3152.     

La2O3掺杂对BaSnO3-BaBiO3系NTC材料结构和电性能的影响

研究了La2O3掺杂的BaSnO3-BaBiO3系NTC材料的组成、相结构和断面形貌以及La2O3含量对电性能的影响.结果表明,样品在较宽温度范围内显示了良好的NTC效应;X射线衍射分析表明烧结体由钙钛矿结构的BaSnO3和单斜结构的BaBiO3组成;随着La2O3含量的增加,样品BaSnO3-BaBiO3的室温电阻率呈现先减小后增大的趋势.     

溶液法CH3NH3PbCl3单晶的生长与性能研究

分别采用蒸发结晶法和逆温结晶法生长尺寸约为4 mm×3 mm×3 mm的CH₃NH₃PbCl₃单晶。对两种方法生长的单晶粉体的XRD分析结果显示, 单晶具有立方晶系结构, 其晶格常数分别为0.56833、0.56891 nm。实验测量了CH₃NH₃PbCl₃单晶的红外光谱(FT-IR)和拉曼光谱, 并对谱峰进行了指认; 使用UV-VIS-NIR分光光度计、荧光光度计对CH₃NH₃PbCl₃单晶的光学性能进行了测试。结果表明: CH₃NH₃PbCl₃晶体的吸收边约为423 nm, 光致发光峰为433 nm, 带隙值为2.97 eV, 与CH₃NH₃PbCl₃薄膜的光学特性相比, CH₃NH₃PbCl₃单晶更具潜在的应用前景。最后, 结合第一性原理研究了CH₃NH₃PbCl₃晶体的能带结构, 计算得出带隙值2.428 eV, 与实验值吻合较好。     

花球状YBO3:Eu3+的水热合成与表征

采用水热法制备了均匀分散、具有花球形貌的YBO3:Eu3+. 利用X射线衍射仪、X射线能量仪、高分辨透射电镜、扫描电镜等手段对其结构、形貌进行了研究,发现其为六方球霰石晶相,仅含有Y、O、B、Eu元素,微球直径约1～2μm,组装成花球的薄片厚度约100nm. 提出了其形成机理:在水热过程中生成的YBO3晶核在六亚甲基四胺(HMT)的调节下各向异性生长为二维薄片,并最终组装成为花球状结构. 研究发现得到的YBO3:Eu3+在612nm表现出显著的红光发射,并且由于Eu3+附近晶体场对称性降低,样品表现出较高的红光/橙光(R/O)比率.     

CNT-WO3元件的氨敏性能研究

以碳纳米管（CNT）为掺杂剂制成CNT—WO3旁热式气敏元件．采用混酸氧化法对碳纳米管进行纯化，化学沉淀法制备了纳米WO3微粉，并用TEM、FT—IR、TG—DSC、XRD等方法进行了表征．测试了元件在室温条件下对NH3的气敏性能．结果表明，碳纳米管掺杂元件在室温下对NH3的灵敏度远远高于纯WO3元件，其中0．8wt％的掺杂元件对NH3具有最高的灵敏度．另外，掺杂元件还具有检测浓度低、检测范围宽、选择性好等优点，是一种较为理想的氨敏元件．     

PbTiO_3/BiFeO_3多层薄膜的铁电性质

用溶胶一凝胶方法在LaNiO3底电极上制备了BiFeO3/PbTiO3多层薄膜.研究了室温下薄膜的结构,铁电性质和漏电流性质,并将其与纯的BiFeO3薄膜的性质进行了比较.从薄膜的XRD模式中可以观察到共存的BiFe3O相和PbTiO3相.通过电滞回线测量发现,在较低的测试电场下,BiFeO3/PbqTiO3多层薄膜表现出反铁电性;而在较强的测试电场下表现出铁电性.相对于纯的BiFeO3薄膜,BiFeO3/PbTiO3多层薄膜能够承受更高的测试电场而获得充分极化,从而表现出较强的铁电性.漏电流特性测试表明,相对于纯的BiFeO3薄膜,BiFeO3/PbTiO3多层薄膜具有更低的漏电流.     

Eu3+、Dy3+和Er3+对制备堇青石晶相转变的对比表征

以菱镁矿风化石、工业Al2O3和SiO2微粉为原料,固相反应烧结合成制备堇青石.通过在反应物中分别加入不同含量的Eu2O3、Dy2O3和Er2O3,研究分析和对比了Eu3+、Dy3+和Er3+对堇青石晶相组成、晶粒大小、晶胞常数、结晶度及显微结构的影响.采用XRD和SEM表征试样中的晶相和显微结构,利用X'Pert Plus 软件对结晶相的晶胞参数和结晶度进行分析,采用半定量法对试样晶相组成进行计算,利用Scherrer公式计算堇青石的晶粒大小.结果表明:由于Eu2O3、Dy2O3和Er2O3的加入,通过固相反应烧结所得堇青石试样中出现了莫来石相,Eu3+、Dy3+和Er3+对Mg2+的置换作用改变了堇青石相晶格常数和晶胞体积.随着添加剂含量的增加,堇青石结构中液相量增加,相对结晶度降低,常温致密度提高,堇青石晶粒粒径减小.综合对比分析,Eu2O3对堇青石晶相转变的影响程度最弱,Er2O3对堇青石晶相转变的影响程度最强,对提高合成堇青石的烧结性和热震稳定性效果最好.