氧化物同轴纳米电缆的组装技术及其光学性能的研究

摘要

随着纳米材料在人们日常生产生活中的广泛应用，氧化物同轴纳米电缆作为其中独特的一员，集核壳异质结构和纳米材料的基本特性于一体，在近年来成为一个新的研究热点。ZnO禁带宽度为3.37 eV，激子束缚能高达60 meV，是能够吸收紫外光至可见光的廉价氧化物。纳米 ZnO由于存在大量缺陷，在常温下易发出蓝绿光，广泛的应用于荧光材料。Y2O3具有耐热，抗腐蚀、高温稳定性，高介电常数等优异的光学性能。掺入三价Eu3+后，是一种优良的红色荧光材料。结合同轴纳米电缆结构特性及以上各类材料发光性能，能够通过调整外部激发条件或内部物质含量调整材料的发光性能，实现白光发光。
　　本文主要通过利用XRD、SEM、TEM、PL等现代材料研究方法对制备的材料的物象、微观结构、光学性能以及材料的结构——性能之间的联系进行的表征和分析。具体工作内容如下：
　　1.采用氧化铝模板先电辅助沉积后溶胶凝胶法制备Eu2O3/ZnO同轴纳米电缆，ZnO壳层厚度为15 nm，芯层直径为30 nm。ZnO为纤锌矿结构、Eu2O3为体心立方结构。在200nm~500 nm波长激发下，发射光谱中出现随着激发波长降低而降低的ZnO带隙发光（380 nm）与间隙锌绿光发射平台（400 nm~500 nm）。在200 nm~245 nm波长范围内激发下，出现宽的Eu3+离子的5D0→7F1为主的跃迁，证实了系统存在能量电荷转移和能量传输的过程。在250 nm~295 nm波长范围内激发下，发光以Eu3+的5D0→7F2跃迁为主。395 nm和465 nm激发下存在Eu2O3的7F0→5L6和7F0→5D2跃迁直接吸收，出现反常的黄光和红光发射。发射峰强度和位置随着激发波长的改变而改变，实现了通过调整外界条件，调制同轴电缆的发光性能。在280 nm激发下，Eu2O3/ZnO同轴纳米电缆发出白色的光。
　　2.采用氧化铝模板先电辅助沉积，后溶胶凝胶法，制备ZnO:Tb3+/Y2O3:Eu3+同轴纳米电缆，壳层厚度为20 nm，芯层直径为30 nm。250 nm波长激发下，发射光谱中 ZnO绿光发射很强证明了同轴纳米电缆存在大量缺陷。以554 nm和612 nm为监控波长的激发光谱中出现均出现氧空位吸收峰，证实了氧空位参与与稀土离子之间的能量传递。同时出现较强的Eu3+离子的7F0→5D2跃迁，证明了材料中Eu3+大部分进入Y2O3非反演对称中心C2位置。250 nm波长激发下随着Eu3+掺杂量的增加，红色荧光随之增加。Tb和Eu的摩尔比在4:2和5:2时样品实现白光发射。实现了通过改变内部稀土含量，调制纳米电缆的发光性能。

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第1章 绪论

1.1 引言

1.2 纳米材料

1.3 同轴纳米电缆

1.4 稀土及其纳米发光材料

1.5 本文选题背景、意义及主要内容

第2章 同轴纳米电缆的制备方法、表征设备和色坐标计算方法

2.1 实验仪器

2.2 主要实验药品

2.3 AAO模板制备工艺（ KHR模型）

2.4 氧化物同轴电缆阵列的制备

2.5 样品测试表征设备

2.6 色坐标的计算方法

第3章 Eu2O3/ZnO同轴纳米电缆阵列的合成及其光学性能的研究

3.1 前言

3.2 实验结果与分析

3.3 Eu2O3/ZnO纳米电缆阵列的形成机理分析及发光机理分析

3.4 本章小结

第4章 ZnO:Tb3+/Y2O3:Eu3+同轴纳米电缆的合成及其光学性能的研究

4.1 前言

4.2 结果讨论与分析

4.3 ZnO:Tb3+/Y2O3:Eu3+同轴纳米电缆的形成机理分析及其发光机理分析

4.5 本章小结

结论

参考文献

致谢

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