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粉末电致发光材料晶体生长和发光特性研究

作　者: 王伟平
导　师: 李志强
学　校: 河北大学
专　业: 光学工程
关键词: ZnS 电致发光 晶体生长 相变 发光光谱 助熔剂 激活剂
分类号: O734
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要


本论文研究了Cu~+对ZnS：Cu电致发光材料发光特性的影响；讨论了晶体生长过程中灼烧温度、助熔剂的作用及对发光材料结构、粒度、发光特性的影响；采取相变技术和采用掺入两种激活剂的方法较大地提高了粉末电致发光材料的发光性能。研究表明,随着Cu+掺入量的增加,材料发光亮度随之增加,Cu+掺入浓度为0.15%时,发光材料的亮度达到最大,但发光亮度并不会随着Cu+掺杂浓度的增加一直增大。同时借助光致发光光谱进一步研究了ZnS：Cu的发光机理及发光特性,Cu+浓度小于0.15%时,光致发光光谱的峰值随Cu+浓度增加而逐渐增大,当Cu+浓度为0.15%时,光致发光光谱的峰值达到最大, Cu+浓度大于0.15%时,光致发光光谱的峰值开始迅速下降。通过改变灼烧温度及灼烧气氛达到改变晶体粒度的大小,随着焙烧温度的提高,ZnS：Cu的平均粒度增大,在800℃到1250℃之间可以获得平均粒度在5/μm-22/μm的发光材料,发光材料的亮度也呈增大的趋势。虽然助熔剂Br-、Cl-的加入对发光材料的粒度影响较小,但Br-、C1-起电荷补偿作用,可增加Cu+在晶体中的溶解度。我们采用晶体相变技术,获得了以立方相结构为主、结晶好、亮度高的绿色发光材料。本文提出在ZnS基质材料中同时掺入Cu+、Au+两种激活剂,通过改变掺杂比例来探索提高粉末电致发光材料发光性能的方法,在ZnS晶体中它们以一价阳离子形式进入ZnS晶格中,形成更多的发光中心。通过在基质ZnS材料中掺入Cu+和Au+两种不同浓度的激活剂,在不影响材料颜色的前提下,较大地提高了电致发光材料的亮度。论文的完成对改善绿色交流粉末电致发光材料ZnS：Cu的发光特性,获得优质的ZnS：Cu绿色发光材料及拓宽材料的应用领域有着重要的经济和现实意义。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章 绪论  8-22
  1.1 引言  8-9
  1.2 电致发光材料的研究现状  9-11
  1.3 电致发光材料的发光机理及其分类  11-14
    1.3.1 电致发光材料的发光机理  11-13
    1.3.2 电致发光的分类  13-14
  1.4 电致发光材料晶体生长  14-19
    1.4.1 电致发光材料晶体生长概述  14-15
    1.4.2 电致发光材料晶体生长机理  15-16
    1.4.3 粉末电致发光材料ZnS的性能及晶体生长  16-19
  1.5 实验结果表征  19-20
    1.5.1 电致发光材料的发光亮度测量  19
    1.5.2 电致发光材料的发光光谱  19-20
    1.5.3 电致发光材料的X射线衍射(XRD)  20
    1.5.4 透射/扫描电子显微术(TEM/STM)  20
  1.6 研究内容和目的  20-22
    1.6.1 研究内容  20-21
    1.6.2 研究目的  21-22
第2章 Cu~+对ZnS:Cu电致发光材料发光特性的影响  22-29
  2.1 引言  22-24
  2.2 Cu~+对ZnS:Cu电致发光材料发光特性的影响  24-27
    2.2.1 样品制备  24
    2.2.2 样品表征  24-27
  2.3 小结  27-29
第3章 粉末电致发光材料晶体生长对发光特性的影响  29-39
  3.1 引言  29-30
  3.2 NH_4Br气氛中和高温助熔剂中ZnS:Cu材料的晶体生长  30-33
    3.2.1 NH_4Br气氛中ZnS:Cu,Br材料的晶体生长  30-32
    3.2.2 高温助熔剂气氛中ZnS:Cu,Cl材料的晶体生长  32-33
  3.3 相变对晶体结构的影响  33-37
    3.3.1 样品制备  34
    3.3.2 结果与讨论  34-37
  3.4 小结  37-39
第4章 两种激活剂对粉末电致发光材料发光性能的影响  39-43
  4.1 引言  39
  4.2 样品制备与测试  39-40
    4.2.1 样品制备  39-40
    4.2.2 样品测试  40
  4.3 结果与讨论  40-42
    4.3.1 激活剂掺杂量对亮度的影响  40-41
    4.3.2 形貌表征及光谱分析  41-42
  4.4 小结  42-43
第5章 结束语  43-46
  5.1 主要结论  43-45
  5.2 创新点  45-46
参考文献  46-49
附录  49

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中图分类: > 数理科学和化学 > 晶体学 > 晶体物理 > 晶体的光学性质
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