微量Co2+掺杂ZnO粉体的结构和光学性能研究

采用球磨法制备了Zn1-xCoxO(x=0,0.004,0.008)纳米粉体,分别利用XRD,PL光谱和紫外-可见吸收光谱对样品进行了表征。XRD图谱显示样品呈六方纤锌矿结构,随着Co2+离子掺杂量的增加,晶格常数和平均晶粒尺寸略有减小。在PL光谱上观察到三个发光带:370nm处的本征发光峰、468nm附近的强蓝光发光峰,以及533nm附近的绿光发光峰。和球磨样品相比,1 200℃退火的样品的发光强度明显增强,这归因于退火使样品晶粒长大。在紫外-可见吸收谱上可以观察到两个吸收带:由ZnO的带隙吸收引起的360～388nm的强紫外吸收带和由Co2+离子的d-d跃迁引起的565nm附近的可见光吸收带。因此通过调节Co2+掺杂量和选择适当的退火温度可制备高质量的发光材料。     

Eu3+,Li+共掺杂ZnO薄膜结构与发光性质的研究

为了研究Eu3+,Li+共掺杂的ZnO薄膜结构与发光性质,采用脉冲激光沉积方法在P型单晶Si（111）衬底上制备了Eu3+,Li+共掺杂的ZnO薄膜,其中,Eu3+作为发光中心,而Li+作为低价电荷的补偿离子和发光敏化剂。分别对样品进行了X射线衍射谱测试和光致发光谱分析。得出的数据中X射线衍射谱显示,Eu3+,Li+共掺杂的ZnO薄膜具有c轴择优取向,X射线衍射谱中除ZnO晶向以外没有出现其它结晶峰;Eu3+,Li+共掺杂的ZnO薄膜的光致发光谱与ZnO纯晶体薄膜的发射光谱基本相似,但是掺杂ZnO薄膜的紫外发光峰却出现红移现象,峰值位于382nm处,且发光峰也不尖锐。当以395nm的激发光照射样品时,在光致发光光谱中观察到了稀土Eu3+在594nm,613nm附近的特征发光峰。结果表明,掺杂元素Eu3+,Li+均已进入到ZnO晶格中,形成了以Eu3+为发光中心的ZnO纤锌矿结构。     

退火气氛对稀土Eu3+掺杂ZnO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)衬底上制备稀土Eu3+掺杂ZnO薄膜材料,分别在纯氧和真空气氛中进行退火处理。XRD图谱中仅观察到尖锐的ZnO(002)衍射峰,表明ZnO:Eu3+,Li+薄膜具有良好的c轴取向。薄膜的结构参数显示：在纯氧气氛中退火的样品具有较大的晶粒尺寸且应力较小,表明在纯氧中退火的样品具有较好的结晶质量。通过光致发光谱发现,在纯氧中退火的样品的IUV/IDL比值较大,说明在纯氧中退火的样品缺陷去除更充分,结晶质量更好。当用395nm光激发样品时,仅发现Eu3+位于595nm附近的5D0→7F1磁偶极跃迁峰。并没有发现Eu3+在613 nm附近的特征波长发射,表明掺杂的Eu3+占据了ZnO基质反演对称中心格位。     

a-SiNxOy∶Er3+薄膜的光致发光

采用射频(RF)反应共溅射法制备了a-SiOxNy∶Er3+薄膜,在不同温度下进行退火处理,并测量了样品的可见及红外发光PL谱,观察到Er3+在550nm、525nm和1532nm的发光以及基质在620nm和720nm的发光.发现退火能明显增强Er3+的发光且对可见和红外发光的影响不同,讨论了退火明显增强Er3+发光及退火对可见和红外发光影响不同的机理.测量了Er3+可见发光的变温PL谱,讨论了退火对Er3+不同能级辐射跃迁几率的影响.根据基质发光随退火温度的变化,分析了基质发光峰的起源.     

Cu掺杂ZnO薄膜的结构及发光特性

采用溶胶-凝胶旋涂法在玻璃衬底上制备了不同Cu掺杂量的ZnO薄膜。用显微镜和X射线衍射(XRD)研究了Cu掺杂对ZnO薄膜形貌和微结构的影响。结果表明,制备得到的ZnO薄膜具有应变小和c轴择优取向。室温下测量了样品Zn1-xCuxO的光致发光(PL)谱,发现所有样品的PL谱中均观察到435nm左右的蓝光发光带,发光带强度与Cu的掺杂量有关;当x=0.06时,Zn1-xCuxO薄膜的PL谱中出现了较强的蓝光发射。分析了掺杂量对发光性能的影响,并对样品的发光机制进行了探讨,推断出蓝光峰来源于电子由导带底到锌空位(VZn)能级的跃迁及锌填隙(Zni)能级到价带顶的跃迁,它们可通过改变Cu的掺杂量予以控制。     

纳米SiO2基质中Eu3+的发光特性

采用溶胶凝胶法(sol-gel)制备了Eu3+掺杂SiO2基质发光材料,分别用荧光(PL)光谱、原子力显微镜(AFM)、扫描电镜(SEM)等分析手段对样品进行了表征,研究了退火温度以及掺杂浓度对发射光谱的影响,并对其发光机制进行了分析.薄膜样品在258 nm光激发下,在620 nm,667 nm处出现了比较少见的双峰红光发射,而620 nm处的光发射最强,说明Eu3+离子处在对称性较低的配位环境中.退火处理温度对样品的发射光谱影响很大,经900 ℃退火处理的样品发射强度最强.随着掺杂浓度的变化,改变了Eu3+ -O2-间的距离,在相同紫外光激发下O2-外层的电子迁移到Eu3+ 4f轨道上的能量变化,使得谱线位置出现了移动.     

Eu3+掺杂CaO-MgO-SiO2透明微晶玻璃的制备及表征

采用熔融退火技术制备了CaO-MgO-SiO2:Eu3+基质玻璃,通过在不同热处理制度下使基质玻璃受控析晶制备了CaO-MgO-SiO2:Eu3+微晶玻璃。利用差热分析、X射线衍射(XRD)分析、扫描电子显微镜(SEM)以及荧光光谱等手段研究了透明微晶玻璃的热处理工艺、晶相组成和显微结构以及荧光性能,通过析晶动力学分析了基质玻璃的析晶机理,探讨了热处理制度同基质玻璃晶化以及显微结构之间的联系。掺杂Eu3+的玻璃和微晶玻璃样品,在394nm激发下观测到其5个发射峰分别位于在578(5 D0→7F0)、592(5 D0→7F1)、615(5 D0→7F2)、644(5 D0→7F3)和693nm(5 D0→7F4),Eu3+在微晶玻璃样品中的发射峰强度均大于基质玻璃。     

纳米ZnO光学性质研究进展

介绍了纳米ZnO常见发光谱的发光机制。在室温光致发光谱(PL)中,一般在380 nm处出现紫外发光,也有报道在357和377 nm处的紫外发光,列举了几种不同的发光解释。对于深能级发光,一般在400～550 nm出现连续的发光带,也有观察到深能级的声子伴线和声子复制现象。在低温光致发光谱的紫外发射中,一般观察到由自由激子发射(FX)、中性施主束缚激子发射(D0X)、施主-受主对跃迁峰(DAP)、中性施主束缚激子对应的双电子卫星峰(TES)以及声子伴线。综述了纳米ZnO的喇曼光谱、透射光谱、电致发光谱(EL)的特征,最后展望了纳米ZnO的光学性能研究前景。     

Y3MgAl3SiO12:Dy 3+,Eu 3+荧光粉的能量传递与暖白光实现

采用高温固相法合成了Dy ³⁺、Eu ³⁺共掺杂Y₃MgAl₃SiO₁₂石榴石型荧光粉。采用XRD、荧光光谱仪等仪器对样品的结构以及光谱特性进行表征,探究了Dy ³⁺/Eu ³⁺在Y₃MgAl₃SiO₁₂基质结构中的光谱特征以及离子间的能量传递机制。在367 nm近紫外光激发下,Y₃MgAl₃SiO₁₂:Dy ³⁺,Eu ³⁺的发射光谱包含Dy ³⁺的6F9/2到6H15/2和6H13/2的电子跃迁特征发射(487 nm蓝光和592 nm黄光)和Eu ³⁺的5D0 7F2 and 5D0 7F4特征发射峰(616 nm和710 nm红光)。在400~500 nm范围内Dy ³⁺发射谱与Eu ³⁺激发谱重叠,表明Dy ³⁺与Eu ³⁺之间存在着能量传递,能量传递的机理为电四极-电四极相互作用。该荧光粉通过调整Dy ³⁺和Eu ³⁺的掺杂浓度比封装近紫外LED芯片,可以实现单基质暖白光LED照明。     

白光LED用红色荧光粉Sr0.7Ca0.3－2xMoO4:Eux3+Nax+的制备及发光性能研究

采用高温固相法合成白光LED用红色荧光粉Sr0.7Ca0.3-2 xMoO4Eux3+Nax+,对样品分别进行X射线衍射(XRD)分析和荧光光谱的测定,讨论了不同掺杂量下合成的荧光粉的发光性质。XRD图谱分析表明,在1 000℃下灼烧9h得到的样品为纯相的SrMoO4。研究结果表明,制备的Sr0.7Ca0.3-2 xMoO4:Eux3+Nax+荧光粉可以被近紫外光(393nm)和蓝光(464nm)有效激发;发射光谱中,在波长在611nm和615nm处有很强的发射峰,其中最强发射峰位于615nm左右,与Eu3+的5D0→7F2跃迁对应。进一步探讨Na+和Eu3+掺杂浓度对发光强度的影响,得出Sr0.7Ca0.3-2 x MoO4:Eux3+Nax+样品的发光强度比SrMoO4:Eu3+Na+增强,当掺杂量x=0.07时,Sr0.7Ca0.3-2 x MoO4:Eux3+Nax+样品在波长614nm处发光强度最强。最后测试计算样品在393nm紫外激发下的色坐标,当Eu3+和Na+的掺杂量x=0.02时,样品红色显示最强。研究结果表明,所合成的红色荧光粉Sr0.7Ca0.3-2 xMoO4:Eux3+Nax+新型红色荧光粉适合在白光LED中应用。     

Studies of the optoelectronic properties of ZnO thin films

ZnO thin films have been deposited on quartz glass, sapphire, and glass substrates by the sol-gel technique and subjected to different annealing ambients. X-ray diffraction measurements show that all the films are hexagonal wurtzite type. The variations in photoluminescence (PL) and photoconductivity (PC) properties have been correlated to the structural and microstructural changes due to different substrates and annealing ambients. The maximum photoresponse has been observed for the films on quartz substrates. The violet emission in the PL spectra is enhanced for vacuum and nitrogen annealed films. The maximum ultraviolet (UV) photoresponse and photo-to-dark current ratio is observed for ZnO films annealed in air.     

退火对用PLD法制备ZnO薄膜的发光影响

用脉冲激光沉积(PLD)方法在Si(111)和蓝宝石衬底上制备的氧化锌薄膜,在不同的退火温度和不同的退火氛围中进行了退火处理.退火温度及退火氛围对ZnO薄膜的结构和发光特性的影响用X射线衍射(XRD)谱和光致发光谱进行了表征.实验结果表明,随着退火温度的提高,ZnO薄膜的压应力减小,并向张应力转化.在不同的退火温度退火...     

Photoluminescence origin of nanocrystalline SiC films

The nanocrystalline SiC films were prepared on Si then annealed at 800℃ and 1 000℃ for 30 minutes （111） substrates by rf magnetron sputtering and in a vacuum annealing system. The crystal structure and crystallization of as-annealed SiC films were determined by the Fourier transform infrared （FIR） absorption spectra and the X-ray diffraction （XRD） analysis. Measurement of photoluminescence （PL） of the nanocrystalline SiC （nc-SiC） films shows that the blue light with 473 nm and 477 nm wavelengths emitted at room temperature and that the PL peak shifts to shorter wavelength side and the PL intensity becomes stronger as the annealing temperature decreases. The time-resolved spectrum of the PL at 477 nm exhibits a bi-exponential decay process with lifetimes of 600 ps and 5 ns and a characteristic of the direct band gap. The strong blue light emission with short PL lifetimes suggests that the quantum confinement effect of the SiC nanocrystals resulted in the radiative recombination of the direct optical transitions.     

Au/SiO_2纳米复合膜的形貌及发光特性

采用磁控溅射和退火法在Si(111)衬底上制备Au/SiO2纳米复合薄膜,并在两种实验模式下进行退火处理。模式A:不同的退火温度,退火20min;模式B:退火温度1 000℃,不同的退火时间。用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射方法(XRD)和光致发光(PL)等测试手段对退火后的Au/SiO2纳米复合薄膜的表面形貌、微观结构和发光特性进行了分析。SEM结果表明,在模式A情况下,随着温度的增加,Au纳米颗粒的大小先增加后减小,这与XRD测试结果相吻合。PL结果表明,在模式B情况下,随着退火时间的增加,发光峰强度先增加后减小。在325nm波长下激发,440nm的发光峰与Au颗粒的大小和数量有关,而523nm的发光峰与纳米复合膜的结构有关,这与SEM平面图相吻合。实验结果表明,Au/SiO2纳米复合薄膜的表面形貌、微观结构和发光特性与退火温度及退火时间有很强的依赖关系。     

退火温度对ZnS/PS薄膜的晶体结构和光电性质的影响

用脉冲激光沉积法(PLD)在多孔硅(PS)衬底上生长ZnS薄膜,分别在300℃、400℃和500℃下真空退火。用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)研究了退火对ZnS薄膜的晶体结构和表面形貌的影响,并测量了ZnS/PS复合体系的光致发光(PL)谱和异质结的I-V特性曲线。研究表明,ZnS薄膜仅在28.5°附近存在着(111)方向的高度取向生长,由此判断薄膜是单晶立方结构的-βZnS。随着退火温度的升高,-βZnS的(111)衍射峰强度逐渐增大,且ZnS薄膜表面变得更加均匀致密,说明高温退火可以有效地促进晶粒的结合并改善结晶质量。ZnS/PS复合体系的PL谱中,随着退火温度升高,ZnS薄膜的自激活发光强度增大,而PS的发光强度减小,说明退火处理更有利于ZnS薄膜的发光。根据三基色叠加的原理,ZnS的蓝、绿光与PS的红光相叠加,ZnS/PS体系可以发射出较强的白光。但过高的退火温度会影响整个ZnS/PS体系的白光发射。ZnS/PS异质结的I-V特性曲线呈现出整流特性,且随着退火温度的升高其正向电流增加。     

Effect of surfactants on morphology, structure and photoluminescence properties of Eu-doped ZnO microsphere

The influence of polyvinylpyrrolidone (PVP) and monoethanolamine (MEA) as surfactants on photoluminescence (PL) of Eu-doped ZnO (ZnO:Eu) has been studied. X-ray diffraction (XRD) results show that there are more Eu3+ ions to replace Zn2+ ions into ZnO lattice for ZnO:Eu in the presence of surfactant MEA. From the spectral analysis for ZnO:Eu with different surfactants by Gaussian deconvolution, it can be seen that the use of MEA as a surfactant affects the energy transfer from ZnO host to Eu3+ ions and leads to three new emission peaks, including UV emission (389 nm), violet emission (411 nm) and green emission (506 nm).     

Al3+/Eu2+共掺杂高硅氧玻璃的荧光特性

由纳米多孔玻璃制备了Al3+/Eu2+共掺杂的高硅氧玻璃,并研究了在纳米多孔玻璃基质中共掺杂Al3+离子对Eu2+离子450 nm处蓝色荧光强度和荧光峰位的影响。结果表明,共掺杂Al3+离子可分散多孔玻璃中丛聚的Eu2+离子,加之Al2O3较低的声子能量,使Eu2+离子的蓝色荧光发射显著增强;并且由于共掺杂的Al3+降低了Eu2+离子5d轨道劈裂幅度,随着Al3+离子含量的增加,Eu2+离子荧光峰蓝移。