稀土摻雜ZnO量子點(diǎn)的制備及其光譜性質(zhì)研究.pdf

1、ZnO量子點(diǎn)是一種尺寸大小為1-100nm的團(tuán)簇，由于具有量子尺寸效應(yīng)，可以通過(guò)控制其幾何尺寸以及形貌結(jié)構(gòu)來(lái)獲得獨(dú)特的光電性質(zhì)，是21世紀(jì)最具應(yīng)用潛力的材料之一。由于ZnO量子點(diǎn)在光電LED，紫外激光二極管，太陽(yáng)能電池以及生物傳感器等領(lǐng)域有著良好的應(yīng)用前景，探索ZnO發(fā)光性能對(duì)進(jìn)一步擴(kuò)展其應(yīng)用具有重要意義。ZnO量子點(diǎn)在紫外光激發(fā)下具有良好的發(fā)光性質(zhì)，是非常理想的紫外光電子器件材料。以ZnO量子點(diǎn)為基質(zhì)，摻入發(fā)光性能優(yōu)良的稀土元素，并通

2、過(guò)稀土離子與ZnO基質(zhì)之間的能量傳遞改善量子點(diǎn)發(fā)光性質(zhì)，為ZnO量子點(diǎn)實(shí)際應(yīng)用提供一定的理論基礎(chǔ)及技術(shù)支持。
　　 本文通過(guò)溶膠凝膠法制備了ZnO量子點(diǎn)，并且通過(guò)稀土離子pr3+、Eu3+單摻和雙摻制備了稀土摻雜的ZnO量子點(diǎn)。通過(guò)改變稀土摻雜的種類以及摻入量，利用XRD、TEM、XPS、熒光光譜以及紫外吸收光譜等測(cè)試手段，研究了ZnO量子點(diǎn)的發(fā)光性能以及稀土摻雜的種類、摻入量對(duì)ZnO發(fā)光性能的影響。結(jié)果表明:
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3、.本研究中通過(guò)溶膠凝膠法制備得到的ZnO量子點(diǎn)為六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)，只有ZnO晶相，量子點(diǎn)近似呈球形，直徑在5納米左右，粒徑分布均勻且結(jié)晶性能良好。
　　 2.通過(guò)溶膠凝膠法制備的稀土pr3+、pr3+-Eu3+共摻雜的ZnO量子點(diǎn)為六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)，產(chǎn)物中只有ZnO的晶相。稀土離子除少量進(jìn)入ZnO晶格代替Zn2+，引起ZnO晶格畸變，使粒徑變大外，大部分稀土離子聚集在ZnO量子點(diǎn)表面，ZnO量子點(diǎn)的直徑隨稀土摻雜濃度的升高呈現(xiàn)先升高

4、再降低的趨勢(shì)。
　　 3.325nm波長(zhǎng)激發(fā)下，ZnO量子點(diǎn)的發(fā)光峰包括較窄的紫外發(fā)光峰和較寬的可見光發(fā)光峰，485nm波長(zhǎng)激發(fā)下ZnO量子點(diǎn)具有橙紅發(fā)光峰。通過(guò)研究?jī)?chǔ)存時(shí)間對(duì)ZnO量子點(diǎn)發(fā)光性質(zhì)的影響，證實(shí)了ZnO量子點(diǎn)紫外光和可見光發(fā)射與樣品的自由激子復(fù)合以及樣品中的缺陷能級(jí)有關(guān)。儲(chǔ)存在溶液中的ZnO量子點(diǎn)與粉末狀態(tài)儲(chǔ)存相比更容易發(fā)生團(tuán)聚。
　　 4.ZnO量子點(diǎn)在稀土pr3+離子摻雜后，其紫外發(fā)光峰發(fā)生紅移;可見光