ZnS及其掺杂微纳米材料的制备和光致发光特性研究

摘要

本文采用熟蒸发法,以ZnS粉末为基本源材料制备了ZnS及其Sn掺杂一维纳米结构,通过Zn和S粉末反应制各了分支状ZnS及其Sn掺杂微纳米结构、球状ZnS微纳米结构和Mn掺杂ZnS纳米线等结构。
　　 在不同的加热温度(1200℃、1130℃、900℃、800℃和440℃)下制备的ZnS及其掺杂微纳米结构均为六角纤锌矿结构,由于ZnS一维纳米结构的量子尺寸效应,在紫外可见吸收光谱分析中样品的吸收峰发生了微小的蓝移,微米尺寸的ZnS结构没有出现蓝移现象。ZnS一维纳米结构的生长遵循VLS和VS生长机制,Au催化剂、生长时间、载气流速和成分会对ZnS一维纳米结构的生长产生影响,生长时间和载气流速会明显影响横向生长,Au催化剂和载气中少量的氢气(含量为5％)时会明显增大硅片上ZnS一维纳米结构的沉积量。ZnS及其Sn掺杂一维纳米结构的光致发光性能不佳,出现了严重的发光衰减现象,文中给出了可能的原因。
　　 当以Zn和S粉末为基本源材料制备ZnS及其Sn/Mn掺杂微纳米结构时,源材料中Sn粉末和Mn掺杂会对ZnS微纳米结构的形貌产生影响。采用波长分别为325 nm、405 nm和488 nm的激光对ZnS及其Sn掺杂微纳米分支结构进行了光致发光研究。在波长为325 nm的激光激发下,光致发光发生衰减,但是衰减速度较慢,并对其原因进行了分析。在波长为405 nm和488 nm的激光激发下,ZnS及其Sn掺杂分支结构发光没有出现衰减现象,在488 nm波长的激光激发下,特殊的七角分支结构的光致发光谱线中出现了一系列分立小峰,可能形成了回音壁模式,Sn掺杂ZnS微米结构还出现了在700-900 nm长波段的发光。在较低温度下(约为440℃)制备了球状ZnS微纳米结构和Mn掺杂ZnS纳米线,球状ZnS微纳米结构的光致发光强度高,其光致发光与ZnS微纳米分支结构不同,Mn掺杂ZnS纳米线的光致发光出现了特征的Mn离子的跃迁发光,尽管发光强度较弱,但是没有出现发光衰减现象。掺杂

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 纳米材料的研究背景及意义

1.1.1 纳米材料的发展、概念及分类

1.1.2 纳米材料的特性

1.1.3 纳米材料研究的意义

1.2 ZnS纳米材料国内外研究综述

1.2.1 ZnS的性质

1.2.2 ZnS的应用

1.2.3 ZnS纳米材料的制备方法

1.2.4 ZnS及其掺杂纳米结构的研究进展

1.3 本论文选题背景和意义

1.4 本论文的实验设计、研究方法和研究内容

1.4.1 实验设计

1.4.2 研究方法

1.4.3 研究内容

第2章 ZnS及其Sn掺杂一维纳米结构

2.1 引言

2.2 ZnS一维纳米结构制备、影响生长的因素和生长机制

2.2.1 实验部分

2.2.2 实验结果表征和分析

2.3 Sn掺杂ZnS一维纳米结构的制备和光致发光特性

2.3.1 实验设计

2.3.2 SEM表征和分析

2.3.3 X射线衍射分析

2.3.4 紫外可见吸收光谱分析

2.3.5 X射线能谱分析

2.3.6 光致发光表征和分析

2.4 本章小结

第3章 ZnS及其Sn/Mn掺杂微纳米结构

3.1 引言

3.2 实验部分

3.2.1 实验仪器

3.2.2 实验材料

3.2.3 实验步骤

3.3 ZnS微纳米分支结构

3.3.1 实验设计

3.3.2 表征和分析

3.4 Sn掺杂ZnS微纳米分支结构

3.4.1 实验设计

3.4.2 样品1的表征和分析

3.4.3 样品2的表征和分析

3.4.4 样品3的表征和分析

3.5 低温条件下ZnS微纳米结构的制各和表征

3.5.1 实验设计

3.5.2 球状ZnS微纳米结构

3.5.3 Mn掺杂ZnS纳米结构

3.6 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢