一维硅基微纳米材料-SiO2、SiC的制备及光致发光性能研究

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近二十年来,材料制备技术发展迅速,尤其在纳米科学技术领域,开创了材料制备的新世界。据预测人类的第四次工业革命有可能在纳米技术、可再生能源技术、量子信息或基因工程技术中诞生。同时在纳米材料又是当今材料领域中研究对象的重中之重。本文研究的微纳米SiO2是常见的硅基材料中的一种,因其独特和优良的物理性质和化学性质在光电子器件和光学领域中是非常重要的基本材料。因此纳米SiO2的制备技术及其光学性能的研究具有非常重要的意义。本文利用热蒸发法(物理气相沉积法)以Si O为原材料制备出了平行生长的SiO2微米线以及用Eu2O3作为还原剂制备了SiO2微米球,并利用SiO2为原材料,C作为还原剂制备出了Si C微纳米材料。并着重研究了实验样品的生长机理及发光性能。通过SEM、EDX、XRD、RAMAN、PL对实验样品的基本结构和光学特性进行了分析。详细的结构表征证实,所获得的平行SiO2微米线具有六方结构,并且在制备过程中合成了少量的非晶Si。平行SiO2微米线的生长很可能在载气的流速和方向的影响下由VS机制控制。光致发光结果表明,Si嵌入的平行SiO2微米线产品具有独特的光学性质。与传统的普通SiO2微纳米材料不同,嵌入非晶Si团簇的平行SiO2微米线显示出以2.1 e V(588 nm)为中心的宽发射。Si C微纳米材料的纳米线的直径范围约为15-25 nm,纳米花的直径约为1μm,Si C微纳米材料的生长机制推测为VLS模式,其在575 nm处有明显发射峰,发光峰可能来源于样品的生长过程中形成的非晶结构Si C。以E2O3和Si O为反应源,制备出了Eu3+掺杂的SiO2微米球。微米球的结构为四方晶相。微米球的直径范围约为2~5μm,且随温度的升高直径逐渐减小。PL光谱测试结果表明,微米球样品的发光主要来自Eu3+离子的电偶极跃迁。
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