ZnS及其摻雜低維納米材料的制備與其光學(xué)性質(zhì)的研究.pdf

1、ZnS作為一種重要的寬禁帶直接帶隙的Ⅱ-Ⅵ族半導(dǎo)體材料，禁帶寬度為3.7eV，具有優(yōu)異的光學(xué)及電學(xué)等方面的性能，在電子、化工、航空、國防等各個(gè)領(lǐng)域都有著重要運(yùn)用。對(duì)于ZnS納米材料，其尺寸大小的調(diào)控、不同形貌結(jié)構(gòu)的生長機(jī)理、元素?fù)诫s，以及這些方面對(duì)ZnS材料各方面性質(zhì)的影響，一直是業(yè)界經(jīng)久不衰的研究熱點(diǎn)。
　　在本文中，我們制備了不同尺寸形貌的ZnS納米材料，也對(duì)ZnS納米材料進(jìn)行了元素?fù)诫s，并合成了ZnS∶Al的一維納米結(jié)構(gòu)，對(duì)

2、其各方面的性能進(jìn)行了測試和分析，具體的內(nèi)容如下:
　　1.采用水熱法，制備了不同尺寸大小的ZnS納米顆粒及納米棒樣品。SEM、TEM、HRTEM及XRD測試結(jié)果表明，ZnS納米顆粒的尺寸大小為5～30nm，為立方閃鋅礦結(jié)構(gòu)。ZnS納米棒的長度為100～200納米，直徑為幾十納米，為六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)且沿著[0001]方向生長。在小尺寸的ZnS納米顆粒和ZnS納米棒中，觀察到了隨機(jī)分布的堆積層錯(cuò)(SFs)和孿晶結(jié)構(gòu)。通過對(duì)拉曼光譜的研究

3、分析，我們得到一些有趣的現(xiàn)象。在ZnS顆粒樣品中，尺寸從5nm增大到15nm時(shí)，1LO峰發(fā)生6cm-1的藍(lán)移，而尺寸從15nm到30nm時(shí)，由于樣品本身的缺陷的影響，1LO峰沒發(fā)生移動(dòng)。與ZnS納米顆粒對(duì)比，由于聲子限制效應(yīng)，ZnS納米棒樣品的LO峰和SO峰分別有著2-4 cm-1和2-8 cm-1的藍(lán)移。
　　2.采用水熱法，制備了Er摻雜的ZnS顆粒樣品，XDR分析顯示樣品為立方相結(jié)構(gòu)并且具有很好的結(jié)晶性，通過謝樂公式的計(jì)算分

4、析，ZnS∶Er顆粒的尺寸隨著Er摻雜量的增加呈現(xiàn)出一個(gè)先減小然后增大然后繼續(xù)減小的變化曲線，這個(gè)變化關(guān)系由兩方面因素協(xié)調(diào)同作用引起，一方面，摻雜Er原子的原子尺寸較大致使晶格增大，另一方面Er3+離子會(huì)加強(qiáng)陰陽離子之間的相互作用，這導(dǎo)致ZnS晶格的收縮。SEM分析表明我們所制備的樣品為球形顆粒而且尺寸比較均勻。從紫外吸收譜中，我們不僅得到ZnS的吸收峰也觀察到了Er3+離子的吸收峰，Er3+的吸收峰隨著Er摻雜濃度的增加而加強(qiáng)，這表明

5、了ZnS樣品中摻入了Er3+離子。通過光致發(fā)光譜的擬合分析我們得到了520nm和556nm左右的兩個(gè)發(fā)光峰，分別來自于表面態(tài)和Er3+自身能級(jí)的躍遷。從拉曼光譜中我們觀察到了ILO、1TO、2LO、2TO以及一些多聲子過程，并且出現(xiàn)了與晶格應(yīng)變有關(guān)的紅移現(xiàn)象，此外還發(fā)現(xiàn)隨著樣品尺寸減小，激子聲子耦合強(qiáng)度加強(qiáng)。順磁共振分析顯示所有樣品都出現(xiàn)了超精細(xì)結(jié)構(gòu)，更進(jìn)一步證實(shí)Er3+已經(jīng)離子摻入到ZnS中。
　　3.通過熱蒸發(fā)(CVD)的方法