錳離子摻雜的Ⅱ—Ⅵ族納米材料的溶劑熱法制備及發(fā)光性質(zhì)研究.pdf

1、寬禁帶的Ⅱ—Ⅵ族半導(dǎo)體材料是藍(lán)光一綠光區(qū)域高效率的發(fā)射器，其納米微晶隨其尺寸的減小，顯示出與體材料截然不同的特異性質(zhì)。它們?cè)诔咚俚墓膺\(yùn)算、光開(kāi)關(guān)、光信息存儲(chǔ)以及發(fā)光顯示領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。自從1994年R.N.Bharagava首次報(bào)道了過(guò)渡金屬離子摻雜納米半導(dǎo)體超微粒ZnS:Mn的光學(xué)性質(zhì)以來(lái)，人們對(duì)于摻雜離子發(fā)光的研究也開(kāi)始多了起來(lái)。溶劑熱法作為近年來(lái)新興的一種合成納米材料的方法，有著溫度低、團(tuán)聚少、顆粒形狀可控等優(yōu)點(diǎn)。我們利

2、用溶劑熱的方法合成了CdS納米棒、Mn離子摻雜的CdS納米棒以及Mn離子摻雜的znS納米粒子，主要研究了樣品的制備條件對(duì)樣品的形貌、晶型、結(jié)晶度、尺寸及發(fā)光性質(zhì)的影響?？偨Y(jié)如下： 1．利用溶劑熱法合成了CdS納米棒及球形納米粒子。發(fā)現(xiàn)乙二胺在溶劑中的比例對(duì)樣品的最終形貌起決定性的影響，以乙二胺做溶劑會(huì)得到納米棒，而完全不加乙二胺則會(huì)得到球形納米粒子；在所研究的條件范圍，產(chǎn)品的粒徑會(huì)隨著反應(yīng)時(shí)間的增長(zhǎng)而增大；反應(yīng)溫度對(duì)產(chǎn)品的晶型、

3、結(jié)晶度、大小、形貌沒(méi)有明顯的影響；溶劑的填充度對(duì)樣品的晶型、結(jié)晶度等幾乎沒(méi)有影響，但是對(duì)大小和形貌有較大影響。 2．采用溶劑熱的方法制備了Mn離子摻雜的CdS納米棒，成功使Mn離子進(jìn)入了晶格并獲得了Mn離子的特征發(fā)光。考察了Mn離子摻雜濃度、硫鎘摩爾比、反應(yīng)溫度以及反應(yīng)時(shí)間等制備條件對(duì)所得產(chǎn)品的晶相、形貌、發(fā)光性質(zhì)等方面的影響，發(fā)現(xiàn)：Mn離子摻雜濃度為1.5％時(shí)發(fā)光效果達(dá)到最好；增大原料中硫源的比例，既可以提高樣品的結(jié)晶度，又可

4、以彌補(bǔ)樣品表面的硫空位，從而提高了發(fā)光強(qiáng)度；在一定的溫度區(qū)間，溫度對(duì)發(fā)光性質(zhì)的影響不大；反應(yīng)時(shí)間對(duì)于發(fā)光性質(zhì)的影響沒(méi)有規(guī)律性。 3.采用溶劑熱的方法制備了ZnS:Mn納米粒子,使得Mn離子成功摻入了的晶格并獲得了Mn離子的發(fā)光。考察了溶劑、填充度、Mn離子摻雜濃度應(yīng)時(shí)間、鋅硫比以及溫度的影響,發(fā)現(xiàn):溶劑對(duì)樣品的純度影響較大,只有二胺在溶劑中的體積比不大于0.5時(shí)才能得到純凈的ZnS;填充度對(duì)樣品度、晶型、結(jié)晶度以及發(fā)光性質(zhì)都沒(méi)有

5、明顯影響;在考察的范圍內(nèi),樣品的強(qiáng)度隨著Mn離子摻雜量的增多而增大,直到Mn離子摻雜濃度達(dá)到10[％],還未觀察到濃度猝滅現(xiàn)象,可能是原料中的Mn離子并未全部進(jìn)入晶格的緣故;反應(yīng)時(shí)間大于兩小時(shí)后,再延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間對(duì)樣品發(fā)光性質(zhì)影響變小;鋅硫摩爾比對(duì)樣品的晶型影響較大,同時(shí)對(duì)激發(fā)光譜也有影響,但對(duì)發(fā)射光譜沒(méi)太大影響,按化學(xué)計(jì)量比反應(yīng)得到的樣品,發(fā)光效果最好;只有在S:Zn(摩爾比)為2:1,乙酸鋅濃度為0.0278M,溫度為220℃的條件下