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纳米氧化锌是一种新型的直接宽带隙半导体低压荧光材料,是制备半导体激光器、发光二级管的理想材料。为了实现纳米氧化锌在发光器件方面的应用,需解决其发光效率和发光色纯度,掺杂和纳米化是改善发光效率和发光色纯度的有效途径。本文以氧化锌为基质进行了掺杂和纳米化的研究。
采用机械力固相化学反应法制备了纳米ZnO: Eu3+发光材料。制备所得的产品呈球状颗粒,粒度为80nm,分布比较均匀,样品的发射主峰为615nm,对应于Eu3+的高灵敏5D0→7F2跃迁。样品的发光强度受掺杂量的影响,在一定范围内发光强度随着掺杂浓度的增加呈现增强趋势,最佳掺杂量为5%。
采用机械力固相化学反应法制备了纳米级ZnO: Eu3+: Li+发光材料。产物为比较规则的球形颗粒,其粒度为50nm,粒度分布较窄。掺杂纳米ZnO的最大激发峰为465nm,发射光谱为Eu的特征发射,主峰位于615nm,对应于Eu3+的SD0→7F2跃迁。共掺杂的Li+离子有效地敏化了Eu3+,掺杂比为3:1时发光强度增幅最大。
采用均相沉淀法制备了纳米ZnO: Eu3+: Li+发光材料。合成样品呈球形颗粒状结构,粒径为20~40nm。样品的最大激发峰为463nm,发射光谱主峰为611nm,较机械力固相化学法所制的样品峰位有蓝移。共掺杂的Li比例对发光强度的影响与机械力固相化学法制备的样品一致。
采用机械力固相化学反应法合成了掺杂纳米ZnO: RE(Nd,Sm,Dy)发光材料。掺杂的纳米ZnO: RE微观结构呈现近球形,分散性较好,粒经介于40~70nm之间。纳米ZnO: RE发光材料的最大激发峰为378nm,对应基质ZnO的带边吸收,发射光谱有两部分组成,其一在400~600nm范围内的宽带发射,其二呈现属于RE离子的特征发射。宽带发射的强度较纯纳米ZnO的强度明显提高,随着掺杂RE离子浓度的增加,宽带的发射与RE离子的特征发射的强度增加,猝灭浓度分别为4%、5%和4%。