過渡金屬摻雜ZnO、SnO2的微觀結(jié)構(gòu)和發(fā)光性能研究.pdf

1、本文采用球磨法制備Zn1-xNixO、Zn1-xCoxO及Sn1-xTixO2納米粉體，并采用激光脈沖沉積法，在單晶Si基底上制備Zn1-xNixO薄膜。采用X射線衍射（XRD）、掃描電鏡（SEM）、熒光光譜儀、分光光度計(jì)和振動樣品磁強(qiáng)計(jì)（VSM）對其結(jié)構(gòu)、表面形貌、發(fā)光及磁性能進(jìn)行表征，對不同摻雜比例及工藝條件制備的ZnO及SnO2納米粉體和薄膜微觀結(jié)構(gòu)及發(fā)光特性進(jìn)行了研究。
　　1.采用球磨法制備Zn1-xCoxO（x=0.0

2、2、0.05、0.08、0.12、0.15）納米粉體，在600℃條件下退火2小時(shí)。發(fā)現(xiàn)Zn1-xCoxO納米粉體呈六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)。摻雜使光致發(fā)光光譜中出現(xiàn)396 nm附近的紫外發(fā)光峰和450 nm、470 nm附近的藍(lán)光發(fā)光峰；在摻雜含量為2at％、5at%和8at%時(shí)，隨著摻雜量的增加紫外吸收帶邊出現(xiàn)紅移現(xiàn)象。對于摻雜含量為2at%~15at%的樣品，其飽和磁化強(qiáng)度和矯頑力都隨著摻雜含量的增加而增大，當(dāng)摻雜量高于8at%之后，樣品中飽

3、和磁化強(qiáng)度的明顯增強(qiáng)，這主要是由于Co3O4出現(xiàn)所至。
　　2.采用激光脈沖沉積法制備了Ni2+（0.8at%）摻雜的呈六角纖鋅礦結(jié)構(gòu)的ZnO薄膜。氧氣氣氛下制備的薄膜沿（002）取向生長，表面比較平整，平均顆粒尺寸為80 nm。真空條件下制備的薄膜出現(xiàn)Zn2SiO4雜相，平均顆粒尺寸為150 nm。和真空條件下制備的薄膜相比，氧氣氣氛下制備的薄膜具有較強(qiáng)的ZnO本征發(fā)光，在425 nm附近出現(xiàn)由于填隙Zn缺陷引起的較寬的藍(lán)光發(fā)光

4、帶，并且在482 nm處出現(xiàn)了由于氧空位和氧間隙間的轉(zhuǎn)換引起的較強(qiáng)的藍(lán)光發(fā)光峰，同時(shí)由于氧缺陷引起的449 nm附近的藍(lán)光發(fā)光峰強(qiáng)度明顯降低。
　　3.采用球磨法制備Sn1-xTixO2（x=0、0.005、0.01）納米粉體，在700℃條件下退火2小時(shí)。發(fā)現(xiàn)Sn1-xTixO2的晶體結(jié)構(gòu)為四方相的金紅石結(jié)構(gòu)。樣品的本征發(fā)光峰出現(xiàn)在336 nm附近。對于Sn0.995Ti0.005O2樣品，本征發(fā)光峰出現(xiàn)了藍(lán)移現(xiàn)象，而Sn0.99