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纳米材料的光谱和EPR谱研究

作　者: 刘春旭
导　师: 许武
学　校: 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
专　业: 凝聚态物理
关键词: 纳米晶ZnS：Mn2+/钠硼硅玻璃复合体 EPR谱 有机纳米分子聚集体
分类号: O488
类　型: 博士论文
年　份: 2001年
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内容摘要


本文对纳米材料，包括无机半导体纳米材料ZnS∶Mn2+/钠硼硅玻璃（Na2O-B2O3-SiO2）复合体和有机PIC-I分子聚集体PIC-I/azaPIC-I混合分子聚集体的光学和电磁学性质进行了研究。 第一部分内容是用熔融法制备出ZnS∶Mn2+纳米晶/钠硼硅玻璃复合体。样品中一类掺杂离子Mn2+进入了ZnS中Zn2+格位，形成(Mn2+sub组态。另一类是Mn2+没进入ZnS的格位中，而是随机地处在间隙状态形成(Mn2+ini组态。对样品1，2和3都有纳米晶半径小于激子玻尔半径R1＜aB，都为载流子限域。对R1小于电子和空穴半径R1＜ae，ah，，为一种强限域。对样品有ah＜R2=ae，为中等限域；ae,ah＜R3为一种弱限域。可见随纳米晶尺寸的减小，载流子限域逐渐增强。本文用发射，激发，分时光谱和荧光衰减研究了这种复合体中荧光发射的机制和衰减行为。我们认为1994年Bhargava报道ZnS∶Mn2+纳米材料中Mn2+的4T1→6A1跃迁荧光增强和寿命缩短5个量级的开创性工作中，在测量Mn2+的4T1→6A1跃迁ns量级寿命时忽略了与Zn空位有关的自激活发光带的贡献。但由于量子限域而产主的荧光寿命变短的现象是客观事实。在没有发光带交迭的材料中也观测到了这种现象。通过光学和EPR谱的系统研究，确认(Mn2+)sub，Mn团簇和(Mn2+)int。发现由于量子限域效应和表面态所引起的g因子和超精细结构常数|A|随纳米晶粒径减小而增大。 第二部分内容是从分子聚集体PIC-I的吸收光谱可观测到J带的红移和窄化，并可算出1368cm-1振动模，以及聚集体单体数目为N≈15，链长为4.5nm。用Z-扫描技术测量PIC在不同配比下的非线性折射率、非线性吸收系数和非线性极化率。观测到随着链长变短，样品的三阶非线性极化率增大。

全文目录


第一部分 ZnS∶Mn~（2+）纳米晶/钠硼硅玻璃复合体的研究  8-50
  第一章 研究背景  8-19
    1．1 引言  8-11
    1．2 本文所涉及的纳米晶基本知识  11-16
      1．2．1 量子限域效应  11-12
      1．2．2 纳米晶的分子轨道  12-14
      1．2．3 量子尺寸效应  14-15
      1．2．4 表面效应  15-16
      1．2．5 兰移现象  16
    1．3 本部分的研究内容  16-19
  第二章 ZnS∶Mn~（2+）纳米晶/钠硼硅玻璃复合体中两种组态下载流子限域  19-24
    2．1 实验  19-20
    2．2 结果与讨论  20-24
      2．2．1 含有（Mn~（2+））_（sub）组态杂质的ZnS纳米晶  20-21
      2．2．2 含有（Mn~（2+））_（int）组态杂质的ZnS纳米晶  21-22
      2．2．3 结论  22-24
  第三章 ZnS∶Mn~（2+）纳米晶/钠硼硅玻璃复合体荧光瞬态行为研究  24-31
    3．1 样品和寿命测量  24-25
    3．2 寿命的快、慢成分  25-29
    3．3 结论  29-31
  第四章 ZnS∶Mn~（2+）纳米晶/钠硼硅玻璃复合体EPR研究  31-43
    4．1 实验  31-32
    4．2 结果与讨论  32-41
      4．2．1 样品的发射谱  32-34
      4．2．2 样品的EPR谱  34-39
      4．2．3 EPR谱与发光特性的关系  39-41
    4．3 结论  41-43
  第五章 ZnS∶Mn~（2+）纳米晶与钠硼硅玻璃复合体中的g因子漂移  43-50
    5．1 实验  43
    5．2 结果与讨论  43-47
    5．3 结论  47-50
第二部分 有机纳米分子聚集光学性质研究  50-77
  第六章 理论背景  50-62
    6．1 前言  50
    6．2 理论描述  50-55
      6．2．1 二聚体（Dimer）  50-52
      6．2．2 二聚物耦合原因  52-53
      6．2．3 N-聚集体  53-55
    6．3 激子-声子散射  55-58
    6．4 格位非均匀性的影响  58-59
    6．5 Frank-Condon因子  59-62
  第七章 有机纳米分子聚集体PIC-I光学性质  62-69
    7．1 实验  62
    7．2 实验结果与讨论  62-67
    7．3 结论  67-69
  第八章 纳米PIC-I/azaPIC-I混合分子聚集体的Z-扫描研究  69-77
    8．1 实验  69-72
      8．1．1 样品  69-71
      8．1．2 z-扫描  71-72
    8．2 结果与讨论  72-75
    8．3 结论  75-77
攻读学位期间发表的主要文章目录  77-78
致谢  78

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中图分类: > 数理科学和化学 > 物理学 > 固体物理学 > 介观物理
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