硅衬底上多层Ge/ZnO纳米晶薄膜的制备及光学特性

采用射频磁控溅射技术和快速热退火方法在Si(100)衬底上制备多层Ge/ZnO纳米晶薄膜.Ge纳米晶的大小随着退火温度的增加,从2.9nm增加到5.3nm.光致发光谱测试发现两个发光峰,分别位于1.48,1.60eV左右.研究发现:位于1.48eV处的发光峰来源于ZnO相关的氧空位或富锌结构的缺陷发光,位于1.60eV处的发光峰随着退火温度的增大向短波长移动,该发光峰应该来源于GeO发光中心.     

ZnO∶Ga和ZnO∶Co纳米结构双光子荧光特性

利用化学气相沉淀法(CVD),以Au为催化剂,在硅片衬底上制备出了纯ZnO与Ga掺杂ZnO和Co掺杂ZnO的纳米结构产物.对产物进行了物相分析与微观表征,并研究了双光子荧光特性.结果表明:样品均体现了较好的双光子光致发光性能;与纯ZnO纳米棒相比,Ga掺杂ZnO纳米棒在385nm波长处具有很强的紫外发射峰,在520nm波长处具有较强的绿光发射峰;Co掺杂ZnO纳米片在540nm波长处具有很强的绿光发射峰,在385nm波长处具有非常弱的紫外发射峰,且可见光发射强度增高.     

溶剂热辅助法控制合成ZnO纳米结构及其光学性质研究

用溶剂热方法合成了znC2O4·2H2O纳米棒的中间体，在不同热处理条件下获得ZnO的玉米棒、颗粒片、链结构等不同形貌，从而实现对ZnO的形貌进行控制．室温下．ZnO在250nm的紫外光激发下，在400nm处出现一个近带发射峰．这种发光峰属于ZnO中的缺陷发光．对ZnO的形成机理做出了热重和红外分析，并对ZnO的形成机理提出了一种可能的解释．溶剂热方法获得的ZnC2O4·2H2O纳米棒在高温下分解成ZnO．在退火过程中，中间体会先形成空洞，然后形成带颗粒的纳米棒；但是这种纳米棒开始会粘接在一起形成片状，然后纳米片会卷曲成玉米棒结构，最终玉米棒散掉，形成纳米链．     

均匀多角锥状纳米ZnO的制备及发光特性研究

采用热蒸发锌（Zn）粉方法制备出大量均匀的纳米ZnO多角锥状结构,用扫描电子显微镜（SEM）、拉曼光谱（Raman Spectra）和光致发光谱（PL）对样品进行形貌、结构和发光特性分析．结果表明：多角锥状纳米ZnO结晶质量好，角的直径约100—200nm，长度约2～3μm，在486nm处有很强的蓝光发射，在394nm，423nm处有较弱的紫外发射，呈现出优异的蓝光特性．针对其强蓝光发射特性并结合实验条件，对其生长机理和发光机制进行初步探讨．     

不同激发波长下多孔硅的光致发光研究

采用阳极氧化法腐蚀n型Si(111)片,制备了多孔硅样品.利用荧光分光光度计对样品光致发光和光致发光激发特性进行了研究,发现多孔硅样品的光致发光谱上有2个发光峰,其中心分别位于640 nm和565 nm.基于前人的报道和本实验结果的分析,认为多孔硅的光致发光来源于纳米硅颗粒中光生载流子弛豫到其表面态上然后发生辐射复合.进一步通过实验证明,640 nm处的发光峰与纳米硅颗粒表面的Si-O复合物有关,而565 nm处的发光峰与其它发光中心有关.     

基片温度对ZnO薄膜结构和发光性能的影响

采用对靶直流反应磁控溅射方法,在不同温度的Si (100)基片上制备了一系列的ZnO薄膜.利用X射线衍射仪和荧光分光分度计对ZnO薄膜的结构和发光性能进行了研究.结果表明:所有的ZnO薄膜都具有六角纤锌矿结构,且都表现出了(002)织构.随基片温度增加,ZnO薄膜结晶质量提高,其颗粒尺寸单调增加,并且薄膜应力状态发生改变,由压应力转变为拉应力.同时光致发光谱实验结果表明:室温沉积的ZnO薄膜出现了365 nm和389 nm的紫外双峰,并且出现了弱的蓝光发射带.随着基片温度升高到350℃,365 nm附近的紫外峰红移到373 nm,并且强度增强,而389 nm处的紫外峰强度明显减弱.当基片温度增加到500℃时,373 nm的发光峰强度减弱并蓝移到366 nm处,蓝光带强度减弱并红移到430 nm～475 nm处,并且出现了396 nm的近紫峰.     

水热法制备Co掺杂ZnO纳米棒的及其光学性能分析

采用水热法制备了不同Co掺杂浓度的六方纤锌矿结构的ZnO纳米粉体材料,通过X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和(光致发光)PL谱对样品的形貌、结构、光学性能分别进行了表征和测试. XRD分析结果表明:Co掺杂并未改变纤锌矿ZnO的晶体结构;SEM可以看出随着Co掺杂浓度的增大,花状ZnO纳米棒的均匀性变差,而且不同浓度Co掺杂ZnO纳米棒中均出现了少量的且尺寸较小的单根纳米棒;而PL光谱显示样品在381 nm附近具有微弱的紫外发光峰,在位于579 nm附近具有较强的可见光发光峰.特别是Co掺杂ZnO纳米棒的紫外发光峰强度同本征样品相比没有明显的变化,而可见光发光强度同本征样品相比具有明显的下降.随着Co掺杂浓度增大,样品可见发光峰的强度先减小再增大,说明样品的结晶质量先提高再降低.当Co掺杂的浓度为2.0%时,所制备的ZnO花状纳米棒具有良好的结晶质量,具有优异的光学性能.     

沉淀法制备ZnO：Eu^3＋纳米晶及其发光性能的研究

分别以尿素、氨水作为沉淀剂,与Zn(NO3)2和Eu(NO3)3混合物反应,制备出不同尺寸的纳米ZnO:Eu3 晶.用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜及荧光分光光度计对所制备的ZnO:Eu3 进行了分析.结果表明,以尿素为沉淀剂可以得到颗粒均匀、尺寸较小并且发光性能优良的ZnO:Eu3 纳米晶,主发射峰位置在611 nm处;随着Eu3 掺杂浓度的提高,ZnO:Eu3 粒径逐渐减小;利用均匀沉淀法(尿素为沉淀剂)制备的ZnO:Eu3 其发光性能优于直接沉淀法(氨水为沉淀剂)制备的ZnO:Eu3 .     

激光辅助刻蚀硅锗合金样品生成低维片状结构的PL发光

我们用激光辐照辅助电化学刻蚀法在硅锗合金上形成了多种氧化低维纳米结构,特别是硅锗合金薄膜裂解后生成条形片状结构,其条形片表面有纳米颗粒分布。发现这些纳米颗粒经空气氧化后在波长为760nm和866nm处有较强的光致荧光(PL)峰,高温退火后其PL峰(643nm和678nm)有明显的蓝移。实验结果支持量子受限(QC)发光模型。该项工作为制备硅和锗的强发光材料提供了新的方法。     

ZnO微纳米盘的制备与光激射

本文采用简单的方法制备出ZnO微纳米盘.利用在空气气氛下,锌原子扩散距离短,有利于形成高的蒸气压,通过控制Zn源的质量和蒸发温度,在自催化生长机制下,获得了直径为微米量级和厚度从几百纳米到几微米的ZnO盘.XRD谱和扫描电子显微镜(SEM)照片表明样品为六方晶系纤锌矿ZnO微纳米盘,盘的排列具有高度的取向性,即择优生长方向为100晶向.样品在500 nm处有较强的缺陷发光峰和380 nm处较弱的激子发光峰.在355 nm脉冲激光泵浦下,实现了ZnO微盘的受激辐射行为.     

Co掺杂对ZnO纳米棒阵列的结构和性质的影响

通过70℃水热反应制备高密度排列的Zn1-xCoxO(x=0.05,0.10和0.15,统记为ZnCoO)纳米棒阵列,用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线光电子能谱(XPS)和光致发光光谱(PL)进行表征.结果表明:Co2+替代Zn2+掺入了ZnO的晶格中,纳米棒沿[0001]方向垂直生长在含ZnO种子层的玻璃上,纳米棒平均直径约为150nm,长4.5μm.ZnO种子层和Co掺杂在ZnCoO纳米棒成核和择优生长中起着重要作用.PL光谱是由宽紫外光带(UV)和可见光(VL)构成.ZnCoO纳米棒阵列UV峰位与纯ZnO的相比发生了蓝移.随着Co含量的增加,UV峰明显宽化并发生红移.文中对紫外峰的宽化和红移起因以及ZnCoO阵列的形成机制进行了讨论.     

Zn缺陷对ZnO薄膜光学特性的影响

采用射频磁控溅射方法在熔石英玻璃衬底上制备了ZnO薄膜．薄膜的X射线衍射（XRD）分析表明样品具有较好的结晶性和良好的C轴取向．光致发光（PL）性能分析发现，分别在398nm和470nm波长出现了较强的发光峰，与ZnO薄膜通常的发光峰位置明显不同．通过分析表明，398nm波长的发光峰是由于导带电子跃迁到Zn空位引起，470nm波长的发光峰是由于间隙Zn电子跃迁到Zn空位上而产生．     

Zn基ZnO纳米棒阵列的制备和发光特性

N2H4.H2O水热体系中,在Zn基底上制备出了ZnO纳米棒薄膜。采用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)及发致发光谱(PL)等分析测试手段,研究了ZnO薄膜的形貌结构和发光特性。结果表明,预处理工艺不同,Zn基底表面状态不同,ZnO薄膜形貌也不同。在经预氧化形核的Zn基底上易于制备ZnO纳米棒薄膜。在单一取向的Zn基面上,易于制备ZnO纳米棒阵列。PL测试分析表明,ZnO纳米棒有强的近带边紫外光发射峰和弱的缺陷发射峰。阵列棒本征发射峰强度最高、缺陷峰最弱,反映了该ZnO纳米棒结晶质量高。     

花棒状ZnO单晶体的生长与表征

采用表面活性剂协助自组装法合成了花棒状ZnO,利用X射线衍射、扫描电镜、红外光谱和荧光光谱对该化合物的晶体结构、样品形貌、振动光谱以及发射光谱进行了表征.结果表明:ZnO在表面活性剂的存在下,形成纤锌矿型的六方结构,晶体的生长是沿c轴[001]方向定向生长,并且聚集在某一中心的晶核向三维方向定向生长形成花状形貌.该ZnO晶体的晶胞参数为a=0.324 85(6)nm,c=0.520 43(8)nm,γ=120°.在测量波长范围内ZnO的发射光谱在315,400,473和560 nm左右出现荧光,这些发射光谱的波长位置不随激发光波长的增长而变化,而散射光谱峰的波长位置随激发光的波长增加而增加.     

可控多足ZnO纳米结构阵列的制备、表征及发光研究

以Zn片和H2O为前驱反应物,采用水热法在Zn片上直接腐蚀制得多足状ZnO纳米结构阵列.使用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜对样品结构和形貌进行表征.PL谱测试研究表明多足ZnO纳米结构阵列具有两个发射峰位,分别为379、563 nm,其中紫外发射峰位379 nm占主导地位.     

ZnCoO和ZnO纳米棒阵列的结构及发光特性

高浓度排列的ZnCoO、ZnO纳米棒在70℃下水热反应垂直生长在含ZnO薄膜涂层的玻璃上,这些阵列的形貌、结构和发光机理分别用场射扫描电子显微镜、X-ray衍射、光致发光来研究,显示出纳米棒直径为150 nm,沿着[0001]方向生长,氨水浓度和ZnO缓冲层在ZnCoO纳米棒成核和生长中起着重要的作用.用波长为325 nm的激光激发样品,测量了光致发光谱,光致发光表明PL光谱是由宽紫外光和可见光构成,并进一步观察发光谱随激发光功率密度的变化关系,对谱线强度、峰值波长进行了测量,同时对发光谱产生的机理、强度饱和值存在的原由、强度随激发光功率密度变化及紫光峰红移的起因进行了分析.     

聚合物包覆的氧化锌纳米晶体的制备和表面标定

纳米晶体的性质不仅由表面原子所占的大的组分决定, 而且由晶粒表面的晶相结构决定, 因此对纳米晶体的表面的晶相结构的了解是很有必要的. 氧化锌具有独特的物理和化学性质, 所以它被认为是一种比较有应用前景的3维有序组装结构的基本构造单元. 利用胶体化学法和尺寸选择制备了4～5 nm大小的PVP包覆的氧化锌纳米晶体. 用X射线衍射(XRD), 高分辨透射电镜(HR-TEM), 选区电子衍射(SAED), 紫外可见吸收光谱(ABS)和荧光光谱(PL)对氧化锌的晶体结构和表面晶相结构进行表征, 发现氧化锌晶体是结晶     

表面活性剂对氧化锌微纳米晶形貌及光致发光性能的影响

以硝酸锌、氢氧化钠为原料,采用水热法制备出氧化锌微纳米晶,并研究了表面活性剂对氧化锌微纳米晶形貌的影响,探讨了不同形貌氧化锌微纳米晶的生长机理。采用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）以及光致发光谱（PL）等测试手段对产物的结构、形貌和光学性能进行了表征。结果表明,借助表面活性剂CTAB、SDBS、PVPK90可分别制得片状、棒状和花状纤锌矿型氧化锌微纳米晶,3种形貌的氧化锌微纳米晶均具有光致发光特性,尤其片状ZnO微纳米晶的光致发光峰最强。     

ZnO纳米线膜的可控生长及其量子限域效应研究

针对ZnO半导体低维纳电子/光电子器件中纳米线膜的可控性差及其所导致的特性不稳定问题,利用ZnO纳米籽晶层作为引导层,以实现ZnO纳米线膜的垂直取向生长和尺度分布可控制备,并研究低维量子限域效应对ZnO纳米线膜光电特性的影响机制,利用湿化学法在氧化铟锡导电玻璃上制备ZnO籽晶层,随后利用低温水热法进行ZnO纳米线膜的引导生长,样品的显微结构和物相分析表明,通过调节籽晶热处理温度和生长液浓度能够实现ZnO纳米线直径在10～100nm内可调,籽晶热处理温度对纳米线尺度分布影响尤其显著.室温光致发光(PL)谱测试及分析表明,直径小于20nm的ZnO纳米线薄膜样品的PL谱的近紫外带边发射峰相比于更大直径的纳米线样品发生了明显的蓝移,而且半高宽显著减小.利用量子限域效应理论对PL谱带边发射峰随纳米线的尺度分布发生变化的规律进行了合理分析.     

The ultraviolet and blue luminescence properties of ZnO:Zn thin film

The ultraviolet (UV) and blue luminescence of Zn-rich zinc oxide thin film deposited by electron-beam evaporation have been investigated at room temperature (RT). We observed that the UV and blue electroluminescence (EL) emission band centered around 480 nm which is blue shifted in comparison with that of the ZnO thin film prepared by low pressure metal organic chemical vapor deposition (LP MOCVD). The UV emission is much stronger than blue emission in the photoluminescence (PL) spectra. The field-induced ionization of excited luminescent centers of ZnO:Zn thin film at high electric field and the difference between PL and EL are discussed. The experiments show that the ZnO:Zn thin film provides a hopeful new mechanism to obtain UV and blue emission.