ZnxCd1-xS纳米粉体及薄膜的制备和光致发光研究

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本文报道了利用溶剂热法制备ZnxCd1-xS固溶体的方法。并利用这种方法合成了Zn含量从0连续过渡到1的ZnxCd1-xS样品,讨论了ZnxCd1-xS样品的晶体结构和光学性质随样品中Zn含量的演化特征。通过分析讨论,得出了以下结论:(一)通过TEM和XRD测试分析,得出溶剂热法制备得到的ZnxCd1-xS(0≤x≤1)样品系列都是六方纤维锌矿结构的纳米晶体,样品的晶体结构不随x值(Zn含量)的改变而发生相变。(二)基于XRD的测试结果,计算得到ZnxCd1-xS(0<x<1)纳米晶体的粒径分布在20-30nm之间,ZnxCd1-xS(0≤x≤1)样品系列的晶格常数a和c介于4.14-3.85A和6.76-6.29A之间。ZnxCd1-xS系列样品的晶格常数随x值(Zn含量)的增大而逐渐减小,且晶格常数随x值(Zn含量)的变化关系近似满足Vegard’s法则。(三)通过对室温PL谱的测试结果进行分析,发现ZnxCd1-xS(0≤x≤1)样品系列的光致发光峰位随x值(Zn含量)的增加而发生蓝移。通过对样品室温紫外-可见吸收光谱进行测试,发现ZnxCd1-xS(0≤x≤1)样品系列的吸收边随x值(Zn含量)的增加而发生蓝移。ZnxCd1-xS样品的PL峰位和吸收峰位的移动是由量子限域效应和样品中Cd/Zn比例不同造成的晶格常数变化引起的。之后,利用正硅酸乙酯水解制备出硅胶,并利用硅胶为媒质,依靠旋涂制膜技术,实现ZnxCd1-xS与Si-NPA复合,得到了ZnxCd1-xS/Si-NPA纳米复合体系的,讨论了ZnxCd1-xS/Si-NPA复合体系的结构和光学性质。通过分析讨论,得出了以下结论:(一)使用硅胶作为粘合剂,可以实现ZnxCd1-xS与Si-NPA的复合。复合后的Si-NPA表面沉积的ZnxCd1-xS与原来的粉末状样品相比,形貌上没有发生变化。(二)通过XRD测试分析,发现Si-NPA表面的ZnxCd1-xS为六方纤维锌矿结构,与原来的粉末状样品相比,结构没有发生变化。通过Scherrer’s公式计算得出,Si-NPA表面的ZnxCd1-xS与原来的粉末状样品相比晶粒大小几乎没有改变。(三)室温光致发光性能测试表明,ZnxCd1-xS/Si-NPA复合体系具有4峰的发光特征。随着Zn含量的增加,ZnxCd1-xS/Si-NPA复合体系中650nm、327nm的发光峰保持峰位不变,但是650nm到460m的系列发光峰发生了蓝移。这个系列发光峰的位置可以通过调整ZnxCd1-xS/Si-NPA系列样品中的x值(Zn含量)而精确控制。
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