掺杂ZnO(ZYO,ZMEO)和ZnO纳米复合材料(MgO/ZnO,Ag/ZNTs)的光学性能研究

来源 :中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) | 被引量 : 0次 | 上传用户:lives63712094
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氧化锌纳米材料在光电子器件方面有着广泛的应用前景,能够实现各种ZnO纳米材料的可控生长并对其应用进行研究具有重要的意义。本论文旨在采用简单的物理或化学方法实现稀土掺杂ZnO纳米材料及ZnO纳米复合材料的可控生长,并利用X射线衍射仪、场发射扫描电镜、透射电镜、X射线光电子能谱、拉曼和光致发光谱等测试手段对其结构、性能及应用进行详细地研究。主要内容如下:在稀土掺杂方面,首先采用简单的溶胶-凝胶法合成Y掺杂ZnO纳米颗粒(ZYO)。利用稀土离子钇的补偿作用,有效降低ZnO纳米颗粒中的缺陷密度,并大大提高ZnO纳米颗粒的发光质量。另外,采用共沉淀法,制备Mg2+和Eu3+共掺ZnO(ZMEO)纳米花,制备得到的ZMEO纳米花的花瓣宽200nm,长约为0.5-1μm。在室温下用325nm波长的光就可以激发出明显的红光。发现Mg2+的添加可以提高Eu3+的发光,并有助于将来ZnO纳米材料在显示和照明设备方面的应用。另外,采用水热法制备MgO/ZnO核壳结构纳米棒阵列。发现MgO壳可以改善ZnO的发光性能,因为电子和空穴都束缚在ZnO纳米棒核内,促进了这个体系的光致发光性能。此外沉积的MgO层也抑制了ZnO表面缺陷的形成。最后,采用化学法与磁控溅射相结合的方法,制备了Ag纳米颗粒包覆ZnO纳米管阵列(Ag/ZNTs)作为SERS基底,该基底具有很好的拉曼活性,增强因子可达105;具有较好的稳定性,浸泡30天后测得的拉曼谱图与浸泡前没有差别;重复性好,计算得到的RSD<7%。本论文中的研究结果不但为稀土掺杂ZnO纳米材料和ZnO纳米复合材料的可控生长提供了最优化的生长条件,而且在其ZnO纳米材料的发光特性研究方面也得到了一些有益的结果,为ZnO纳米材料更好和更广泛的应用提供了理论依据并奠定了实验基础。
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