氧化物同轴纳米电缆的组装技术及其光学性能的研究

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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200 nm500 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 nm500 nm)。在200 nm245 nm波长范围内激发下,出现宽的Eu3+离子的5D07F1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 nm295 nm波长范围内激发下,发光以Eu3+5D07F2跃迁为主。395 nm和465 nm激发下存在Eu2O37F05L67F05D2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7F05D2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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