掺杂纳米氧化锌的光学性能综述

氧化锌是具有宽带隙和优良光电、压电等性能的半导体材料，且化学稳定性高，在功能器件的研制中具有广泛的用途，因而受到人们越来越多的重视。纳米氧化锌由于它的电子结构特性和潜在的应用而受到广泛的关注，尤其是其优异的光学性能越来越受到人们的重视。本文对纯纳米氧些锌和掺杂型纳米氧化锌的结构、制备及光学性能进行了综述。     

固相反应法合成纳米氧化锌及其光学性能研究

采用ZnSO4.7H2O和N a2CO3为原料,通过固相反应简便合成了氧化锌纳米晶,X-射线衍射(XRD)图谱证明产物为纤锌矿型晶体结构,粒度在16~25 nm范围之间.紫外吸收光谱(UV)表明产物在波长360 nm处显示很好的激子吸收,与体材料的激子吸收峰(373 nm)相比产生了蓝移,具有明显的量子尺寸效应.光致发光光谱(PL)检测结果发现,产物的紫外发光峰位随着粒径的减小向短波方向移动(蓝移),也表现出强烈的尺寸效应.     

镧掺杂氧化锌纳米颗粒的制备及光学性能研究

采用反相微乳液在水热条件下,制备出了片状的氧化锌纳米材料,并掺杂少量稀土镧元素,研究了掺杂量对纳米氧化锌光学性能的影响,利用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和荧光光谱分析（PL）对所得样品进行了表征,结果表明镧的掺杂可以对纳米氧化锌的光性能有积极的影响,掺杂量为La／Zn at．％=0．025时,发光峰强度较强．     

纳米铈-铝共掺杂氧化锌透明薄膜的光学性能研究

用溶胶-凝胶浸渍提拉法在普通玻璃片上制备了纳米Ce-Al共掺杂ZnO(Ce-AZO)透明薄膜,并研究了Ce-AZO薄膜的光学性能.结果表明:Ce-AZO薄膜在可见光区的平均透过率均在85%以上;Al和Ce掺杂摩尔分数分别为4%和2%、pH 7.1、退火温度450℃时,Ce-AZO薄膜在可见光区500～700 nm的透过率达到92%,在紫外区300～350 nm平均透过率只有2%.     

纳米氧化锌的水热法生长及其光学特性研究

利用水热法成功制备了纤锌矿结构的ZnO纳米小刺球结构．小刺球结构是由多片ZnO纳米晶在生长过程中自组装而成．随着反应溶液中S_2-的含量的增加,小刺球结构的尺寸逐渐变小．这是由S_2-在ZnO样品中引入的缺陷增多造成的,表明大量的缺陷会对形成小刺球结构的片状ZnO的有序生长机制造成影响．缺陷的增多对带边发光一直起到削弱的效果;但在一定程度上会增强ZnO可见光的发光强度,但更多的缺陷会导致非辐射复合中心的大量增加,在荧光光谱中表现为可见光发光强度随着反应溶液中S_2-的含量的增加而先变强再变弱．合理调整反应溶液中S_2-的浓度可以生长出合适紫外、可见光强度比的ZnO材料,这在半导体白光发光器件中具有潜在的应用价值．     

沸石基纳米氧化锌抗菌性能研究

以Zn Cl2、Na HCO3和Na Y沸石为原料,通过浸渍、焙烧等工序制备出Zn O/Na Y复合材料。用X射线粉末衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对制备的材料进行表征,发现20-30 nm氧化锌粒子负载在Na Y沸石表面。制备的材料具有抗大肠杆菌功能,在紫外光照射下,能将大肠杆菌完全氧化分解。     

一种纳米氧化锌的光催化性能研究

采用水热法制备出具有高比表面积的多层笼状结构的纳米氧化锌.通过XRD,SEM,EDS,TG-DTA,N2吸附等方法对产物的结构、组成、以及形貌进行了表征.以染料甲基橙的光催化降解为模型评价了所得不同形貌的ZnO的光催化活性.结果表明,所得的多层笼状ZnO纳米材料在高压汞灯照射下表现出良好的光催化性能,且多层笼状ZnO的光催化活性优于微米棒.该方法不仅具有工艺简单、绿色环保,且无需引入表面活性剂,便于大规模生产等优点.     

纳米氧化锌的制备及其光催化性能研究

文章采用直接沉淀法,以ZnSO4 和Na2CO3为原料在不同的焙烧温度下制备了纳米ZnO粉体;采用X-射线粉末衍射、透射电镜等手段对样品进行了表征;以纳米ZnO作为光催化剂,分别利用300 W高压汞灯和太阳光为光源对甲基橙溶液进行光催化实验.实验结果表明,以310 ℃焙烧温度制备的纳米ZnO具有较好的光催化性能,在太阳光下的最佳投加量为1.5 g/L.     

特殊形貌纳米氧化锌的吸波性能研究

纳米ZnO作为一种新型吸波材料受到广泛关注,但对非c轴生长的ZnO纳米结构材料的吸波性能还缺乏系统研究.为了探讨ZnO纳米晶体的形貌对其吸波性能的影响,在熔盐、类离子液体等强极性介质中,合成了枝晶状、片状、锥状等非c轴生长的ZnO纳米结构材料,用XRD、SEM、TEM等对其物相、形貌进行了表征,对不同形貌的ZnO纳米结构材料的电磁性能与吸波性能进行了系统的分析,并与商品ZnO微粉的吸波性能进行了比较.结果表明,ZnO纳米片的吸波效果较好.复合了磁性材料后,ZnO的吸波性能有明显提高.     

氧化锌纳米材料的机械法制备及其光学性能研究

采用滚压振动磨在干法室温状态下大批量制备了氧化锌纳米材料,分别利用X射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)和原子力显微镜(AFM)对样品晶体结构和形貌进行了表征.结果表明,ZnO纳米颗粒平均粒径约为60 nm,材料结晶良好,无杂质.室温下光致发光(PL)谱显示,在390 nm处有近带边紫外发射峰,这属于激子态发光;同时,在510 nm处有较弱的绿光发射峰,而强度最强的是位于648 nm处的红光发射峰,这两种发射属于表面缺陷态发光.UV-Vis吸收光谱表明,产物在紫外区有很强的紫外吸收,吸收峰出现了蓝移现象,这种蓝移验证了材料存在键断裂等表面缺陷态.Raman光谱表明非极性光学声子模位于437.6com-1处,纵向光学模(LO)峰位于583.6 cm-1处.     

铝掺杂氧化锌薄膜的光学性能及其微结构研究

以氧化铝(Al2O3)掺杂的氧化锌(Zn O)陶瓷靶作为溅射靶材,采用射频磁控溅射工艺在玻璃基片上制备了具有c轴择优取向的铝掺杂氧化锌(Zn O:Al)薄膜样品.通过可见-紫外光分光光度计和X射线衍射仪的测试表征,研究了生长温度对薄膜光学性能及其微结构的影响.实验结果表明:薄膜性能和微观结构与生长温度密切相关.随着生长温度的升高,样品的可见光平均透过率、(002)择优取向程度和晶粒尺寸均呈非单调变化,生长温度为640 K的样品具有最好的透光性能和晶体质量.同时薄膜样品的折射率均表现为正常色散特性,其光学能隙随生长温度升高而单调增大.与未掺杂Zn O块材的能隙相比,所有Zn O:Al薄膜样品的直接光学能隙均变宽.     

ZnO纳米片的制备及光学性质研究

本文利用化学浴沉积法制备了片状氧化锌纳米粒子。在室温下,利用X射线衍射谱,扫描电镜和光致发光谱对氧化锌纳米片进行了表征。结果表明,氧化锌纳米片最强的衍射峰与<001>晶面相对应,显示出与普通氧化锌不同的明显的择优取向;片状氧化锌的尺寸为1000 nm×600 nm×60 nm;结果显示,刚制备的氧化锌的光谱包括一个紫外发光峰和一个蓝绿发光峰。片状氧化锌的生长分两个阶段:第一阶段,大量的乙酸锌前驱体在75℃通过水热分解反应沉积为氧化锌;第二阶段,氧化锌在低温下溶解,也称为老化阶段。     

钕掺杂氧化锌纳米材料的合成、结构表征及光学性能

本论文以Zn（NO3）2.6H2O和Nd（NO3）2.6H2O为原料,采用共沉淀的方法制备钕掺杂氧化锌材料。利用X射线衍射仪（XRD）、红外光谱仪（IR）、差热-热失重（DSC-TG）及荧光光谱仪（PL）对钕掺杂氧化锌的晶体结构、热稳定性及发光性能进行了研究。研究结果表明钕的加入可以使氧化锌在不改变晶体结果的情况下发生光红移,从而使掺杂后的氧化锌具有较强的发光能力。通过平行实验对比产品的发光结果可知,在800℃高温处理的钕掺杂量为7%的氧化锌具有好的发光性能。     

生物模板法制备二维多孔氧化锌纳米片及其光催化性能

以月季花瓣为生物模板,采用化学液相浸渍法制备二维(2D)多孔氧化锌(ZnO)纳米片。通过TG、FTIR、XRD、SEM、EDS、UV-Vis/DRS以及N_2吸附等方法对2D多孔ZnO纳米片进行了表征分析。研究结果表明:以花瓣为模板制备的样品表面存在大量介孔(孔径集中在6 nm左右),并完好地复制了花瓣表面特有的形貌,其比表面积(58.39 m~2/g)明显大于无模板的ZnO。禁带宽度的减小,扩大了光响应范围,提高了太阳光的利用率。在氙灯照射140 min后,2D多孔ZnO纳米片对亚甲基蓝(MB)溶液的光降解率达到90.40%,高于无模板ZnO。     

ZnO纳米片薄膜的合成、表征及其光学性质

采用水热法在修饰有ZnO种子层的石英玻璃衬底上制备出ZnO纳米片薄膜。利用场发射扫描电子显微镜、X射线衍射仪、透射电镜和荧光光谱仪对样品的形貌、结构和光致发光性质进行表征和分析,探讨了其形成机理。结果表明,制备的ZnO纳米片为六方纤锌矿型单晶结构,具有沿<101ˉ0>方向的择优取向,其室温下的光致发光谱由尖锐的紫外发光峰(380 nm处)和较宽的可见发光带组成,其中可见光发射可以拟合为中心分别位于550、620和760 nm处的3个发光峰。     

铜掺杂纳米氧化锌薄膜的制备及光学特性

氧化锌（ZnO）是一种新型稀磁半导体材料,有优良的磁学及光学性质,透明度高,常温发光性能优异.根据半导体掺杂原理,以氧化锌为原料,过渡金属元素铜为掺杂元素,采用化学气相沉积法（CVD）,制备了铜掺杂纳米氧化锌薄膜.利用晶向显微镜观察ZnO：Cu在衬底硅片上的表面形貌和生长情况,利用光致发光谱和分光光度计分析了样品的光发射和光吸收特性,研究了薄膜的伏安特性.发现铜掺杂对氧化锌薄膜的光吸收和光发射以及表面伏安特性都有很大的影响.随铜掺杂含量的增加,光吸收强度明显增大,光发射峰更加丰富.适当掺杂量的情况下,电流明显增大,但掺杂量太大,会引入缺陷和晶界,反而会使漏电流增大.10％-20％掺杂量为比较理想的掺杂量.     

Au-Ag、Ag@Au纳米颗粒的制备及光学性能的研究

通过改进的Frens法,制备出含金量不同的Au-Ag合金纳米颗粒和Ag@Au纳米颗粒.通过测试,UV-Vis光谱结果表明,Au-Ag合金纳米颗粒只有一个介于Au、Ag峰值之间的等离子体共振峰;且峰值与金的摩尔分数呈线性关系.SEM、TEM结果表明Ag@Au纳米颗粒有约为13 nm的壳层;而Au-Ag合金纳米颗粒没有核壳结构,说明是合金,并且随着Au-Ag合金中Au的成分的逐渐增加,粒径趋于均匀、形貌趋于稳定的类球型.     

氧化锌纳米棒的溶液法制备及其性能研究

采用溶液法在覆载有种子层的导电玻璃上制备了氧化锌纳米棒阵列。用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和光致发光谱(PL)研究了样品的结构形貌和光学性质。结果表明:当生长液浓度较高时,氧化锌纳米棒阵列容易发生堆叠。随着生长液浓度的降低,纳米棒阵列变疏松,取向性增强;XRD结果显示各样品的(002)衍射峰都较强,如果反应液浓度降低,取向性会受到影响,与SEM结果吻合;溶液法制备的氧化锌纳米棒有优良的光致发光特性,其PL光谱由激子峰和缺陷峰组成。当生长液浓度较低时,激子峰和缺陷峰都比较弱;随着生长液浓度的增加,激子峰和缺陷峰的强度均先增大后减小,即存在一个最佳浓度;氧化锌纳米棒的取向对发光有一定影响。     

氧化锌纳米线阵列的可控合成与光学性能

为了制备定向生长、光电性能优越的ZnO纳米阵列,改进了一种较为简单的水热方法:首先在ITO玻璃上铺上一层岛状ZnO种子,然后利用水热反应,在ITO玻璃上生长了规则排列的、沿(002)晶轴定向生长的ZnO纳米阵列.并基于XRD、SEM、光致发光光谱等测试揭示了样品的形貌、微结构和发光性能的特征及相互作用机理.分析结果表明,纳米线属于六方纤锌矿结构,具有垂直沿c轴方向择优生长的特征.光致发光光谱测试表明,当ZnO纳米线阵列的取向性较差时,可同时观测到较强的绿光发射和蓝光发射;但是,当ZnO纳米线阵列的取向性明显提高之后,只发射单一的强绿光.进一步分析表明,随着前驱溶液浓度的降低,ZnO纳米线阵列的发光强度呈非线性变化,而纳米线的尺寸单调的变小.     

氧化锌阀片的寿命研究

本文提出了阀片寿命试验前的筛选原则,研究了阀片的预期寿命,得出较为合理的阀片寿命终结的判断方法,并提出了阀片有关参数的近似公式。