鹽類半導(dǎo)體納米粒子與納米薄膜的制備及其發(fā)光性能研究.pdf

1、低維納米材料是多學(xué)科研究的前沿和熱點(diǎn)，由于這類材料在微電子、光電能量轉(zhuǎn)換、圖像技術(shù)、傳感器、薄膜覆蓋和環(huán)境治理等方面的廣闊應(yīng)用前景而備受關(guān)注。薄膜材料具有較其粉體材料更優(yōu)異的光、電、磁和催化性能，納米薄膜則以其更加突出的性能而激發(fā)了人們的研究興趣。本文將二者結(jié)合起來，開展了低維納米材料的合成、結(jié)構(gòu)、性能和機(jī)理研究，并在膠束模板誘導(dǎo)合成，納米薄膜的制備、形貌、結(jié)構(gòu)和發(fā)光性能等方面取得了重要進(jìn)展，尤其是發(fā)現(xiàn)了納米復(fù)合薄膜的熒光增

2、強(qiáng)/減弱轉(zhuǎn)換效應(yīng)，為光電轉(zhuǎn)換器件打下了基礎(chǔ)，具有重要的科學(xué)價(jià)值和實(shí)際意義。本文探討用反相膠束法合成低維納米硫化物，得到了直徑160nm～240nm的Sb2S3準(zhǔn)納米圓球和縱橫比高達(dá)90左右的HgS納米線，這既為納米潤(rùn)滑科學(xué)和納米半導(dǎo)體器件提供了重要的基本材料，又為下一步鎢酸鹽納米粒子和薄膜的制備提供了簡(jiǎn)便的方法。在納米硫化物研究的基礎(chǔ)上，對(duì)IIA族金屬鎢酸鹽納米粒子的反相膠束合成方法進(jìn)行了探索，合成出了粒徑約100nm的C

3、aWO4和SrWO4納米粒子、平均直徑約100nm，長(zhǎng)度最大可達(dá)幾個(gè)微米的BaWO4納米棒。并對(duì)產(chǎn)物的形貌、結(jié)構(gòu)和光學(xué)性能進(jìn)行了分析表征。熒光分析結(jié)果表明，當(dāng)采用290nm激發(fā)時(shí)，CaWO4、SrWO4和BaWO4納米粒子的發(fā)射峰位置分別位于338、350和334nm，相對(duì)于體相材料分別藍(lán)移了82、70和86nm，顯示出納米材料特有的量子尺寸效應(yīng)。以自制的CaWO4、SrWO4納米粒子和BaWO4納米棒為涂膜材料，結(jié)合熱分

4、解法和浸漬—提拉技術(shù)，成功制備出ⅡA族金屬鎢酸鹽納米薄膜。首次將膠棉液作為分散劑和成膜劑，大大改善了成膜質(zhì)量。文中對(duì)產(chǎn)物的表面形貌、結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，并且對(duì)其紅外、熒光光譜進(jìn)行了表征。熒光分析結(jié)果表明，當(dāng)采用290nm激發(fā)時(shí)，CaWO4、SrWO4和BaWO4納米薄膜的發(fā)射峰位置分別位于409、392和390nm，分別相對(duì)于納米粒子紅移了71、42和56nm。另外，還探討了薄膜形貌與發(fā)光性能的關(guān)系。為了對(duì)上面制備的CaWO4、

5、SrWO4和BaWO4納米薄膜的發(fā)光進(jìn)行控制，本文以TiO2為摻雜劑，首次制備出了具有熒光增強(qiáng)/減弱轉(zhuǎn)換效應(yīng)的AWO4(A=Ca，Sr，Ba)-TiO2納米復(fù)合薄膜。通過對(duì)它們的形貌、結(jié)構(gòu)、光學(xué)性質(zhì)和轉(zhuǎn)換機(jī)制進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn)，TiO2添加量與熒光強(qiáng)度的關(guān)系符合下面的Gaussian分布曲線：(公式略)TiO2納米復(fù)合薄膜最大發(fā)光強(qiáng)度所對(duì)應(yīng)的TiO2理論添加量分別為4.37％，3.93％和3.85％，且與陽離子(Ca2+，Sr2+

6、，Ba2+)的離子勢(shì)呈正相關(guān)。另外，為了論證TiO2對(duì)鎢酸鹽納米薄膜熒光增強(qiáng)/減弱轉(zhuǎn)換效應(yīng)的普適性，本文還以TiO2為摻雜劑制備出了CdWO4-TiO2納米復(fù)合薄膜，考察了TiO2的引入對(duì)CdWO4納米薄膜發(fā)光性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)，納米TiO2摻雜CdWO4納米薄膜亦可達(dá)到熒光增強(qiáng)/減弱轉(zhuǎn)換效果。由此可見，該方法完全可拓展到其它鎢酸鹽薄膜體系。關(guān)鍵詞：反相膠束，金屬硫化合物，金屬鎢酸鹽，納米材料，納米復(fù)合薄膜，膠棉成膜劑，熒