Mg-,x-Zn-,1-x-O納米晶粉體及納米棒的制備和發(fā)光性質(zhì)的研究.pdf

1、Mg<,x>Zn<,1-x>O合金具有重要的應(yīng)用前景：是構(gòu)造異質(zhì)結(jié)或超晶格的物質(zhì)，從而獲得高性能的激光二極管和光發(fā)射二極管裝置；同時(shí)Mg<,x>Zn<,1-x>O合金可以和ZnO構(gòu)筑成p-n結(jié)，實(shí)現(xiàn)了光發(fā)射裝置在較寬的波長范圍內(nèi)運(yùn)行。 目前很多小組對Mg<,x>Zn<,1-x>O合金的發(fā)光性質(zhì)開展了研究，但可以解釋所有實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的Mg<,x>Zn<,1-x>O可見發(fā)射的微過程模型仍沒有建立起來，Mg<,x>Zn<,1-x>O可見發(fā)

2、射峰位隨著Mg摻雜量的增多而發(fā)生藍(lán)移的原理沒有深層的解釋。 本論文主要研究Mg<,x>Zn<,1-x>O的發(fā)光特性，考慮以下三種因素的影響：Mg濃度的影響；氣氛的影響；織構(gòu)變化的影響。 并得到了以下結(jié)論： 1采用化學(xué)液相沉積反應(yīng)工藝制備一系列摻雜Mg的ZnO納米晶粉體。用透射電子顯微鏡觀察其形貌為：均勻的納米顆粒，粒徑約為40-60 nm。 用X-射線粉末衍射儀表明：此系列的納米晶體粉末具有纖鋅礦結(jié)構(gòu)，沒

3、有雜質(zhì)相出現(xiàn)。計(jì)算得出了晶格常數(shù)α和c的值以及Mg<,x>Zn<,1-x>O晶胞的體積，觀察出晶格常數(shù)隨著Mg摻雜量的增多而減小，Mg<,x>Zn<,1-x>O晶胞的體積隨著。Mg摻雜量的增多呈現(xiàn)直線函數(shù)關(guān)系，滿足Vegard定律，表明Mg<'2+>處于陽離子取代位。 2不同Mg摻雜比例對Mg<,x>Zn<,1-x>O納米晶發(fā)光特性的影響。在激發(fā)波長為335衄的光激發(fā)下，此系列的納米顆粒都呈現(xiàn)出兩個(gè)發(fā)射帶：帶邊發(fā)射(365-42

4、0 nm之間)和缺陷發(fā)射(420-625 nm之間)，并且隨著Mg摻雜量的增多，Mg<,x>Zn<,1-x>O納米微粒的紫外和可見發(fā)射兩個(gè)發(fā)射帶的峰位中心逐漸藍(lán)移。 并解釋隨著Mg摻雜量的增多可見區(qū)的峰位逐漸藍(lán)移的原因：ZnO的帶隙為3.18eV，當(dāng)光激發(fā)后價(jià)帶上的電子和空穴分離，電子躍遷到導(dǎo)帶，空穴被中性氧空位捕獲。中性氧空位上的空穴和導(dǎo)帶上的電子復(fù)合，產(chǎn)生可見光，這就是ZnO的可見光的發(fā)光機(jī)理。 對于摻雜Mg的ZnO

5、，Mg2P位于高能量端處，帶著CB往高能量端移動(dòng)，比ZnO中Zn的4s態(tài)高。而ZnO中的O原子在晶體中的位置個(gè)數(shù)都沒有變化，即O的環(huán)境沒有變化，O形成價(jià)帶的高能端處，VB的位置不變，CB的位置升高。當(dāng)Mg取代了一部分Zn后，由于Mg的電負(fù)性小于Zn的電負(fù)性，導(dǎo)致Vo<'x>的能級向下移動(dòng)，從而使導(dǎo)帶和Vo<'x>的能級之間的距離變大，空穴和導(dǎo)帶上的電子復(fù)合后發(fā)出光的能量變大，即發(fā)出的可見光就發(fā)生了藍(lán)移。 3 Mg<,x>Zn<,1-x>