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ZnO杂化材料的制备、缺陷调控及其光学性质的研究

作　者: 杨立鑫
导　师: 王学锋
学　校: 苏州大学
专　业: 凝聚态物理
关键词: ZnO 杂化材料缺陷调控上转换发光
分类号: TB33
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

杂化材料处于多学科的交叉点,是近年来国内外研究的前沿和热点之一。由于其整合了不同材料的优势而受到人们广泛关注。玻璃材料具有高的透明性、好的可塑性,且化学组成可调;而半导体材料具备优异的光学、电学和品种多样的特点。将ZnO半导体纳米晶体与氧化物玻璃材料结合起来,预期该种杂化材料将出现更新的性质。本文采用熔融-淬冷法结合后处理技术制备了未掺杂和稀土离子掺杂的ZnO杂化材料（即ZnO玻璃陶瓷）。研究了不同退火条件对未掺杂ZnO杂化材料光学性质的影响。首先,通过改变退火温度调控了ZnO的各种缺陷的浓度和相应的荧光发射。其次,通过在不同气氛中退火调节了与绿光发射相关的锌空位（VZn）和氧空位（VO）在ZnO晶体中的浓度和相应的荧光发射。最后,结合拉曼光谱技术,详细讨论了ZnO材料中绿光发射的起源及相应的能级跃迁机制,并绘制了ZnO材料的缺陷能级图。研究了在不同波长激发下的稀土离子(Er³⁺/Yb³⁺)共掺的ZnO透明杂化材料的发光性能。在325nm紫外光激发下该杂化材料具有ZnO典型的紫外近边激子发射峰;在980nm红外光激发下则显示出较强的上转换可见发光。该类多功能的ZnO透明杂化材料可望在多个领域得到潜在的应用。

全文目录

中文摘要  4-5
Abstract  5-8
第一章研究背景  8-21
  1.1 杂化材料介绍  8-9
  1.2 ZnO 介绍  9-14
    1.2.1 ZnO 简介  9-10
    1.2.2 ZnO 的结构  10-11
    1.2.3 ZnO 的光学性质  11-12
    1.2.4 ZnO 的磁学性质  12
    1.2.5 ZnO 中的缺陷  12-14
  1.3 ZnO 杂化材料  14-16
  1.4 上转换发光  16
  1.5 目前存在的问题  16-17
  1.6 本文的主要思路  17-18
  参考文献  18-21
第二章实验  21-25
  2.1 实验所用原料及纯度  21
  2.2 样品制备  21-22
  2.3 表征手段  22-25
    2.3.1 X 射线衍射  22-23
    2.3.2 扫描电子显微镜  23
    2.3.3 拉曼光谱  23
    2.3.4 荧光光谱  23
    2.3.5 吸收光谱  23
    2.3.6 激光激发荧光光谱  23
    2.3.7 超导量子干涉仪  23-25
第三章 ZnO 杂化材料缺陷调控及其发光性质研究  25-48
  3.1 引言  25-26
  3.2 实验  26-27
    3.2.1 样品制备技术  26
    3.2.2 样品的表示  26-27
  3.3 结果与分析  27-43
    3.3.1 ZnO 杂化材料表面析出ZnO 晶体的机理  27-31
    3.3.2 不同退火条件对ZnO 晶体缺陷的调控  31-38
    3.3.3 ZnO 绿光的来源  38-41
    3.3.4 ZnO 缺陷能级图  41-42
    3.3.5 磁学性质分析  42-43
  3.4 本章小结  43-45
  参考文献  45-48
第四章 ZnO 透明杂化材料的稀土掺杂及其发光性质研究  48-60
  4.1 引言  48-49
  4.2 实验  49
  4.3 结果与讨论  49-57
    4.3.1 X 射线衍射（XRD）分析  49-50
    4.3.2 扫描电子显微镜（SEM）分析  50-51
    4.3.3 拉曼光谱分析（Raman）  51-52
    4.3.4 吸收光谱分析  52-53
    4.3.5 激发波长为325nm 的室温光致发光光谱分析  53
    4.3.6 激发波长为980nm 的室温光致发光光谱分析  53-56
    4.3.7 超导量子干涉仪分析  56-57
  4.4 本章小结  57-58
  参考文献  58-60
第五章结论  60-61
硕士生学习期间完成的论文  61-62
  发表论文  61
  参加会议  61-62
致谢  62-63

ZnO杂化材料的制备、缺陷调控及其光学性质的研究

内容摘要

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