多元氧化物納米材料的制備及發(fā)光特性.pdf

1、多元氧化物材料具有可改變組元以調(diào)控其性能的優(yōu)點(diǎn)，可用于紫外光電探測(cè)器、氣體感應(yīng)探測(cè)、薄膜太陽(yáng)能電池等領(lǐng)域。本文選擇Zn-Sn-O 三元體系作為研究對(duì)象，采用熱蒸發(fā)氣相沉積技術(shù)，開(kāi)展相關(guān)納米材料可控制備和常規(guī)表征分析工作，并進(jìn)行發(fā)光性能調(diào)控等方面的探索，取得部分有意義的研究成果，主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)果如下：
　　 （1)Zn2SnO4納米材料的合成及發(fā)光特性以Zn/SnO2/活性炭混合粉末為原料，采用碳熱還原熱蒸發(fā)方法，制備出形貌類(lèi)似

2、豆莢的Zn2SnO4納米材料。X 射線衍射圖譜(XRD)與拉曼(Raman)光譜分析證實(shí)，產(chǎn)物中存在少量ZnO成分。進(jìn)一步的X射線光電子能譜(XPS)數(shù)據(jù)分析，半定量給出ZnO相比例(At.%≈ 8.49)；同時(shí)還表明產(chǎn)物中Zn和Sn分別是以+2和+4 價(jià)氧化態(tài)存在，其中Zn2p3/2有兩個(gè)結(jié)合能分別來(lái)自ZnO和Zn2SnO4，且Zn2SnO4中Sn4+占據(jù)兩個(gè)不同的格點(diǎn)位置。室溫下光致發(fā)光(PL)譜結(jié)果顯示，除了常見(jiàn)的黃橙發(fā)光峰外，主

3、要與氧空位和鋅填隙等點(diǎn)缺陷相關(guān)，還存在明顯的紫外發(fā)射，高斯分峰擬合為358 nm和385 nm兩個(gè)發(fā)光峰，經(jīng)過(guò)與純相ZnO發(fā)光光譜對(duì)比，確認(rèn)358 nm發(fā)光峰來(lái)自于Zn2SnO4的近帶邊復(fù)合發(fā)光。
　　 （2)Sn摻雜濃度對(duì)ZnO納米材料結(jié)構(gòu)及發(fā)光性能的影響以Sn粉和Zn粉為原料，通過(guò)改變反應(yīng)錫鋅摩爾配比(Tin/Zinc 摩爾比分別為0.11，0.2，0.33，0.5)，制備出不同Sn 摻雜濃度ZnO 納米材料，掃描電鏡(SE

4、M)形貌觀察結(jié)果顯示：隨著錫鋅摩爾比的增加，產(chǎn)物的形貌由納米針轉(zhuǎn)變?yōu)榧{米鉛筆、納米片針、納米螺旋；X射線衍射圖譜結(jié)果表明摻雜并未引入其它雜相，同時(shí)摻雜的濃度高低會(huì)引起晶格常數(shù)的變化；能譜分析儀(EDS)證實(shí)了Sn的摻雜濃度(At.%)范圍從0 變化到1.378%；室溫下光致發(fā)光光譜(PL)譜顯示，隨著摻雜濃度升高，Zn1-xSnxO4 納米材料的近帶邊發(fā)光峰(NBE)略微藍(lán)移；最后從原子晶格替位角度探討摻雜對(duì)晶格結(jié)構(gòu)影響，從濃度改變引起

5、的Burstein Moss效應(yīng)來(lái)解釋發(fā)光性能調(diào)控的機(jī)理。
　　 （3)Sn摻雜ZnO周期調(diào)制納米結(jié)構(gòu)在較低溫度(800 ℃)條件下無(wú)催化制備Sn 摻雜ZnO 周期調(diào)制納米結(jié)構(gòu)，周期單元長(zhǎng)度為25～30 nm；高倍TEM電鏡顯示單元與單元之間被非均勻過(guò)渡層-“反轉(zhuǎn)界面”(Ibs)隔開(kāi)，過(guò)渡層厚度在2.4～3 nm；XRD結(jié)果顯示該結(jié)構(gòu)有可能沿c軸擇優(yōu)生長(zhǎng)，這與高倍TEM 晶格觀察結(jié)果一致；與此前報(bào)道In 摻雜的ZnO 調(diào)制納米結(jié)