ZnS及其掺杂微纳米材料的制备和光致发光特性研究

论文摘要

本文采用热蒸发法,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粉末反应制备了分支状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325nm、405nm和488nm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325nm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405nm和488nm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488nm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700-900nm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。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 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—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微纳米结构的制备和表征
• 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