Mg掺杂ZnO纳米晶的低温共沉淀法制备及光学性质

摘要

采用共沉淀(co-precipitation)法制备了Mg掺杂ZnO纳米晶,分别用X射线衍射(XRD)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)、紫外可见吸收(UV-Vis)光谱、光致发光(PL)光谱、透射电镜(TEM)、电子顺磁共振(EPR)等分析手段对样品进行了表征.探究了Mg离子在ZnO纳米晶中的存在状态,ZnO纳米晶颗粒尺寸和发射光谱随Mg掺杂浓度的变化,并对其发光机理进行了分析.结果表明:Mg离子在ZnO晶格中以部分晶格位,部分间隙位的方式存在,没有形成MgO表面壳层结构;随Mg掺杂浓度的增大,ZnO纳米晶的颗粒尺寸变小,发射光的光强增大.发射光的最佳激发波长为342nm,中心波长为500nm.荧光量子产率为22.8%.实验分析表明:Mg离子的掺杂在ZnO纳米晶中引入了锌空位(Vzn),间隙位的镁离子(Img),提供了新的复合中心,从而增强了ZnO纳米晶的光致发光.