ZnxCd1-xS纳米粉体及薄膜的制备和光致发光研究

ZnxCd1-xS纳米粉体及薄膜的制备和光致发光研究

论文摘要

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。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 引言
  • 1.1 纳米半导体材料
  • 1.2 ⅡB-Ⅳ半导体化合物
  • 1.3 半导体互溶体
  • 1.4 硅基半导体复合体系
  • 1.5 硅纳米孔柱阵列
  • 1.5.1 Si-NPA的制备
  • 1.5.2 Si-NPA的结构特征
  • 1.5.3 Si-NPA的光学特性
  • 1.6 Si-NPA基复合体系的光学特性
  • 1.7 选题依据和思路
  • xCd1-xS(0≤x≤1)的制备及其光学特性'>第二章 ZnxCd1-xS(0≤x≤1)的制备及其光学特性
  • 2.1 引言
  • xCd1-xS(0≤x≤1)样品的制备'>2.2 ZnxCd1-xS(0≤x≤1)样品的制备
  • 2.2.1 实验药品及仪器
  • 2.2.2 实验方法
  • 2.2.3 溶剂热法反应原理
  • xCd1-xS(0≤x≤1)样品的形貌分析'>2.3 ZnxCd1-xS(0≤x≤1)样品的形貌分析
  • xCd1-xS(0≤x≤1)样品的光学照片'>2.3.1 ZnxCd1-xS(0≤x≤1)样品的光学照片
  • 2.3.2 形貌和微结构
  • xCd1-xS(0≤x≤1)样品的结构分析'>2.4 ZnxCd1-xS(0≤x≤1)样品的结构分析
  • xCd1-xS(0≤x≤1)样品的光致发光特性分析'>2.5 ZnxCd1-xS(0≤x≤1)样品的光致发光特性分析
  • xCd1-xS(0≤x≤1)样品的光吸收特性分析'>2.6 ZnxCd1-xS(0≤x≤1)样品的光吸收特性分析
  • 2.7 本章小结
  • xCd1-xS(0≤x≤1)与Si-NPA的复合'>第三章 ZnxCd1-xS(0≤x≤1)与Si-NPA的复合
  • 3.1 引言
  • xCd1-xS/Si-NPA(0≤x≤1)的制备'>3.2 ZnxCd1-xS/Si-NPA(0≤x≤1)的制备
  • 3.2.1 实验用品
  • 3.2.2 旋涂液的制备
  • xCd1-xS(0≤x≤1)与Si-NPA的复合'>3.2.3 ZnxCd1-xS(0≤x≤1)与Si-NPA的复合
  • 3.2.4 退火处理
  • xCd1-xS/Si-NPA样品的形貌分析'>3.3 ZnxCd1-xS/Si-NPA样品的形貌分析
  • xCd1-xS/Si-NPA样品的结构表征'>3.4 ZnxCd1-xS/Si-NPA样品的结构表征
  • xCd1-xS/Si-NPA样品的光致发光特性'>3.5 ZnxCd1-xS/Si-NPA样品的光致发光特性
  • 3.6 本章小结
  • 第四章 结论与展望
  • 参考文献
  • 攻读硕士期间发表的学术论文
  • 致谢
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