氧化锌纳米晶体的发光原理
金属纳米阵列增强ZnO紫外发光机理的研究
金属纳米阵列增强ZnO紫外发光机理的研究金属纳米阵列增强ZnO紫外发光机理的研究引言随着纳米科技的快速发展,金属纳米阵列作为一种重要的纳米材料,已经在多个领域展现出了独特的光学、电学性质。
而锌氧化物(ZnO)是一种广泛应用于光电器件中的半导体材料,具有宽带隙、高热稳定性和优异的光电性能。
许多研究表明,金属纳米阵列可以显著增强ZnO材料的紫外发光效果。
本文将探讨金属纳米阵列增强ZnO紫外发光的机理。
金属纳米阵列制备与表征金属纳米阵列是由金属纳米粒子在二维或三维排列而成的结构。
制备金属纳米阵列的方法包括溶液法、化学气相沉积法等。
其中最常用的方法是溶液法。
通过控制溶液中金属离子的浓度、反应温度和时间可以调节金属纳米颗粒的尺寸与间距。
扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)可以用来表征金属纳米阵列的形貌和结构。
金属纳米阵列增强ZnO紫外发光的实验结果实验结果表明,在室温下,通过沉积金属纳米阵列在ZnO薄膜上,可以显著增强ZnO的紫外发光强度。
例如,在一定制备条件下,使用溶液法制备了具有一定尺寸和间距的银(Ag)纳米阵列,并将其沉积在ZnO薄膜表面。
在掺杂浓度相同时,与普通ZnO薄膜相比,ZnO薄膜中存在金属纳米阵列的样品表现出更强烈的紫外发光。
通过调节金属纳米阵列的形貌和间距,还可进一步控制ZnO的发光波长。
金属纳米阵列增强ZnO紫外发光的机理探讨1. 表面等离子体共振效应金属纳米阵列可以产生表面等离子体共振效应,当光波与金属纳米颗粒表面相互作用时,会在金属纳米阵列表面激发出表面等离子体共振波。
这种表面等离子体共振波将电磁波能量集中在金属纳米颗粒周围,从而增强了ZnO材料的紫外发光效果。
2. 荧光增强效应金属纳米阵列在紫外光激发下,能够引起局部电磁场增强,从而增强ZnO材料的荧光效果。
这是因为金属纳米颗粒表面存在局部表面等离子体共振,可以放大ZnO材料荧光发射的强度。
3. 能量转移过程金属纳米阵列与ZnO材料之间还存在能量转移的过程。
ZnO纳米结构光学性质与器件应用研究
ZnO纳米结构光学性质与器件应用研究近年来,纳米材料的研究引起了广泛的关注,其中氧化锌(ZnO)纳米结构因其独特的光学性质和广泛的器件应用潜力而备受研究者的关注。
本文将深入探讨ZnO纳米结构的光学性质,包括其光吸收、光发射和光散射等方面,同时讨论其在光电器件中的应用前景。
首先,我们将着重研究ZnO纳米结构的光吸收特性。
由于ZnO纳米材料具有较大的比表面积和量子尺寸效应,使得其对光的吸收率增强。
实验研究表明,在紫外光区域(约370 nm以下),ZnO纳米结构的吸收显著增强,这归因于其能带结构的尺寸量子限制效应。
此外,通过控制纳米结构的形状、尺寸和表面修饰等手段,还可以实现对光吸收特性的调控,从而提高光电转换效率。
其次,我们将探讨ZnO纳米结构的光发射特性。
ZnO纳米结构表现出独特的发光行为,包括紫外发光和可见光发光,并且在可见光区域表现出强烈的绿色光发射。
这种特殊的光发射行为主要源于ZnO纳米结构的局域化态缺陷和表面态缺陷。
实验研究发现,通过调控纳米结构的形状、尺寸和缺陷控制等方式,可以有效地改变其发光行为,为光电器件的设计和制备提供了新的思路。
此外,我们将介绍ZnO纳米结构在光散射方面的应用研究。
由于其高度结构化和可控性,ZnO纳米结构具有出色的光散射性能,可广泛应用于太阳能电池、光电传感器和光学波导等器件中。
特别是在太阳能电池领域,将ZnO纳米结构应用于光散射层可以显著提高光电转换效率。
此外,通过设计多层结构和优化形状等手段,还可以进一步提高其光散射性能,为光学器件的发展提供了新的途径。
最后,我们将展望ZnO纳米结构在光电器件中的应用前景。
随着纳米技术的不断发展和深入研究,ZnO纳米结构在光电器件中的应用前景逐渐展现。
例如,利用ZnO纳米结构可实现高效的太阳能电池、高灵敏的光电传感器和高性能的发光二极管等器件。
此外,通过控制纳米结构的形状、尺寸和表面改性等手段,还可以进一步提高其器件性能和稳定性。
zno发光特点
ZnO发光特点1. 引言ZnO(氧化锌)是一种广泛研究的半导体材料,具有良好的电子传导性和光学性能。
由于其特殊的晶格结构和能带结构,ZnO能够发出可见光和紫外光,具有较高的光致发光性能。
本文将探讨ZnO的发光特点和相关性质。
2. ZnO晶格结构2.1. 六方晶系结构ZnO晶体结构属于六方晶系,具有紧密堆积的排列方式。
它的晶格常数为a=b≠c,晶格中的Zn和O离子通过共价键和离子键相互连接,形成稳定的结构。
3. ZnO能带结构3.1. 能带理论根据能带理论,ZnO晶体具有导带和价带。
导带是一系列能量较高的电子轨道,而价带是一系列能量较低的电子轨道。
能带之间的能隙决定了材料的电子传导和光学性质。
3.2. ZnO的带隙结构ZnO的能带结构非常有趣,具有大约3.37eV的直接带隙。
这意味着当外部能量激发ZnO晶体时,电子可以直接跃迁到导带中,从而产生发光现象。
4. ZnO的发光机制4.1. 缺陷相关发光ZnO晶体中的缺陷可以导致光致发光。
具体来说,氧空位和氧空位相关的缺陷在激发时会产生电荷载流子,从而引发发光现象。
这种发光被称为紫外发光,其波长通常在380-400nm之间。
4.2. 缺陷复合发光除了缺陷相关发光外,ZnO还可以通过掺杂和复合过程发出可见光。
通过控制掺杂材料的种类和浓度,可以实现可见光的发射。
例如,镍离子的掺杂可以产生蓝色发光,铜离子的掺杂可以产生绿色发光。
5. ZnO发光应用5.1. 发光二极管ZnO作为半导体材料,被广泛应用于发光二极管(LED)的制造。
通过合理设计LED 结构和掺杂材料,可以实现高亮度、高效率的发光效果。
ZnO发光二极管具有低成本、高稳定性和可调控性等优点,在照明和显示领域有着广阔的应用前景。
5.2. 激光器ZnO晶体还可以用于激光器的制造。
在控制紫外光激光器的工作条件下,可以获得高纯度的紫外光输出。
这对于生物医学、信息存储和材料加工等领域具有重要意义。
5.3. 光催化由于ZnO具有较高的光致发光性能,它在光催化领域也有着广泛的应用。
纳米氧化锌材料
纳米氧化锌材料本页仅作为文档页封面,使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March纳米氧化锌材料研究现状[摘要]总之,纳米ZnO作为一种新型无机功能材料,从它的许多独特的用途可发现其在日常生活和科研领域具有广阔的市场和诱人的应用前景。
随着研究的不断深入与问题的解决,将有更多的优异性能将会被发现。
同时更为廉价的工业化生产方法也将会成为现实,纳米ZnO材料将凭借其独特的性能进入我们的日常生活。
随着科技的发展,相信纳米ZnO材料的性能及应用将会得到更大的提高和普及,并在新能源、环保、信息科学技术、生物医学、安全、国防等领域发挥重要的作用。
[关键词]纳米ZnO; 表面效应; 溶胶-凝胶法;纳米复合材料一、纳米氧化锌体的制备目前,制备纳米氧化锌的方法很多,归纳起来有属于液相法的沉淀法、溶胶-凝胶法、水热法、溶剂热法等,也有属于气相法的化学气相反应法等,而固相法在纳米氧化锌的制备领域则较少见。
a、沉淀法沉淀法是指使用某些沉淀剂如OH-、CO32-、C2O42-等,或在一定的温度下使溶液发生水解反应,从而析出产物,洗涤后得到产品[2]。
沉淀法一般有分为均匀沉淀法、络合沉淀法、共沉淀法等。
均匀沉淀法工艺成本低、工艺简单,为研究纳米氧化锌结构与性能及应用之间的关系提供了方便。
曾宪华[3]等人以常见且廉价的六水硝酸锌和氢氧化钠为以甲醇溶液作为溶剂在常温常压条件下,用均匀沉淀法直接制备了平均粒径为11 nm的纳米氧化锌粉体。
以下是他们的用共沉淀法制备的纳米ZnO 的扫描电子显微镜(SEM)照片。
络合沉淀法,制备的纳米Zn0不团聚,分散性好,粒径均匀。
李冬梅[4]等人采用络合沉淀法制备了粉体平均粒径52 nm,分散性好的纳米氧化锌粉体,并对产品结构性能进行了表征。
所得ZnO粉体平均粒径48 nm.分散性好,收率高。
共沉淀法是将含两种或两种以上的阳离子加入到沉淀剂中,使所有的离子同时完全沉淀。
氧化锌纳米结构的制备及发光性质研究_潘跃武
996
发
光
学
报
第 34 卷 给 出 另 一 种 ZnO 纳 米 产 物 的 SEM 和 TEM 像 。 从图 2 ( a ) 的 SEM 像中可观察到大面 积的四角结构的纳米产物 。 由图 2 ( b ) 的 TEM 像中可以 更 清 楚 地 看 到 纳 米 产 物 的 特 殊 形 貌 : 产物呈规则的四角状结构 , 每个臂均由锥 线两 单臂长度超过 2 μm , 侧表面光滑 。 级结构构成 ,
Nanorod
500 ~ 700
30 ~ 50
Nano tetrapodlike
650 ~ 800
5 ~ 20
3
3. 1
结果与讨论
ZnO 纳米产物的形貌表征
四角形状的 米产物的特殊形貌: 产物具有规则的、 空间立体结构, 每个单体的 4 个臂形状、 尺寸相 同。单臂长度超过 1 μm, 臂与臂之间的夹角为 120° 。臂的侧表面光滑, 前端呈平直的片状结构。 由图 1 ( b ) 可以看出, 片的横截面宽度约为 100 nm。由图 1 可 以 计 算 出 四 角 锥 片 ZnO 纳 米 产 整 体 呈 现 典 型 的 微 /纳 物的 长 径 比 超 过 10 , 结构 。
图1 Fig. 1
ZnO 纳米结构的 SEM 和 TEM 像 。 ( a ) 低倍 SEM 像; ( b) 高倍 TEM 像 。 SEM and TEM images of ZnO nanostructures. ( a ) Low magnification SEM image. ( b ) High magnification TEM image.
Carrier gas flow rates / ( cm ·min
3 -1
氧化锌.PDF
luminous deposition time prolong.so lattice tends to perfect and the
intensity reaches
maximum.
luminescence 3.The
the intensity of green range is restrained.To achieve effective energy transfer,we prepare
ZnO/ZnS core.shell by Na2S and TAA as precursors.The luminescent intensity of visible
luminescent intensity of ultraviolet(UV)band with maximum at l:2 of molar ratio of CuO:
ZnO.We owe it to vanish of suspension bond by addition of hydrolytic CuO.By contraries.
on ZnO quantum dots.The results of the main results are listed as follows:
1.Discussion of the size controlled synthesis and growth kinetics of Zsynthesis of quantum dots is foundation of phy’sits characteristic research.
关键词: 氧化锌量子点缺陷生长包覆荧光
A bstract
As a kind of II.VI compound semiconductor,Zinc oxide with wurtzite structure and 3.3 eV band-gap has excellent physical propertiy and easily achieves integration in photoelectric devices.
zno半导体的光致发光机理
zno半导体的光致发光机理说起ZnO,很多人可能会想到锌、氧这些元素,或者想象成一种硬邦邦、冷冰冰的金属。
但你要知道,ZnO不仅是一个简单的化学物质,它还是一种半导体,甚至还是一种能发光的材料!是的,没错,这个小小的ZnO竟然能在某些情况下发光,这种现象就叫做光致发光。
它的光致发光机理,听起来有点儿复杂,但别担心,我来给你讲讲这其中的奥秘。
想要了解ZnO的光致发光,咱得知道,它其实是一种非常“热爱”光的材料。
咱们可以想象一下,ZnO像是一个超级喜欢接触阳光的孩子。
一旦它受到光照的“抚慰”,它会“兴奋”得跳跃起来,释放出能量。
而这种能量的释放,恰好就是我们看到的光。
换句话说,当ZnO被光照射时,内部的电子就会受到激发,跑到高能态,然后再从高能态返回到低能态,释放出来的能量正好就形成了我们肉眼看到的光。
听起来是不是有点像小朋友玩过山车,一直冲到最高点,然后一下子掉下来,发出“哇”的一声!这些电子为什么会激发到高能态呢?其实很简单,ZnO这个材料本身有一些非常特殊的“缺点”——它的带隙比较大。
你可以理解为,它有点儿像一个很高的山,普通的光照射一下,它就会像火箭一样把电子从山底送到山顶。
这时,电子就变得很不安分,它们喜欢跑来跑去,一直想着如何“掉下来”释放掉那些能量。
而这些释放出来的能量就是我们看到的光!别以为这就完了,ZnO的光致发光机理还不止这么简单。
它的光发射还会受到很多因素的影响。
比如,ZnO的晶体结构就非常关键。
就像是建筑物的基础一样,晶体结构好坏直接影响到电子的跳跃方式。
那你可能会想,电子跳来跳去,不会撞到其他东西吗?当然会的,这就要提到ZnO里面的缺陷了。
ZnO内部会有一些“杂质”,这些杂质就像是路上的障碍物,电子一不小心就会撞上它们,结果光的强度就会大打折扣。
所以,ZnO的纯度和晶体质量高低,直接决定了它能发出多么明亮的光。
不仅如此,ZnO的光致发光还有一个特别的特点,就是它的发光颜色非常多变。
氧化锌纳米材料在高效荧光显示器件中的应用研究
氧化锌纳米材料在高效荧光显示器件中的应用研究近年来,随着消费电子产品市场的不断扩大和人们对高质量显示效果的追求,荧光显示器件的应用越来越广泛。
作为其中重要的材料,氧化锌纳米材料因其优良的光学、电学、热学和力学性能而备受关注。
一、氧化锌纳米材料的制备氧化锌纳米材料的制备方法多种多样,包括气相法、液相法、凝胶法和微波辅助合成等。
其中,液相法是一种常用的制备方法。
在液相法中,一般采用化学还原法,以金属锌或氧化锌颗粒为原料,在水溶液中加入还原剂和表面活性剂,并进行还原反应和表面修饰后,即可得到氧化锌纳米材料。
常用的还原剂有聚乙二醇、乙二胺四乙酸、甲醛等。
表面活性剂则包括十二烷基磺酸钠、辛基苯磺酸钠等。
通过调整反应条件、材料比例和添加剂种类等因素,可以对氧化锌纳米材料的尺寸、形貌、结构和性能进行调控。
二、氧化锌纳米材料在荧光显示器件中的应用氧化锌纳米材料在荧光显示器件中的应用主要体现在其荧光性质的利用上。
氧化锌纳米材料具有优异的荧光发射性能,可发出宽谱的蓝白色荧光,同时具有高发光强度、短发光寿命、高量子效率和较小的范德华半径等优点。
在荧光显示器件中,氧化锌纳米材料通常作为荧光层或荧光粉使用。
将氧化锌纳米材料与适量的载体材料混合后,形成均匀的荧光层,然后涂覆在荧光板或荧光管的内壁上,用于产生荧光。
荧光显示器件中常用的载体材料有聚合物、玻璃、有机硅等。
通过选用不同尺寸和形貌的氧化锌纳米材料,并调整荧光层的厚度和均匀性,在荧光显示器件中实现更高的发光效率、亮度和色彩饱和度。
同时,通过与其他荧光材料的复合使用,进一步拓展了氧化锌纳米材料在荧光显示器件中的应用领域。
三、氧化锌纳米材料在荧光显示器件中的优势和挑战氧化锌纳米材料作为一种新型荧光材料,在荧光显示器件中具有许多优势。
首先,其短发光寿命和高量子效率使其能够产生更高亮度和更快响应的荧光;其次,由于其范德华半径较小,使其易于溶解和平均分散在载体材料中,从而提高了荧光显示器件的可靠性和寿命;最后,氧化锌纳米材料具有良好的兼容性和可调控性,可以根据具体需求灵活调整其结构和性能。
氧化锌纳米晶_卟啉复合材料能量及电子转移过程
第16卷 第6期长 春 大 学 学 报Vol .16 No .6 2006年12月JOURNAL OF CHANGCHUN UN I V ERSI TY Dec .2006 文章编号:1009-3907(2006)06-0034-03收稿日期:2006-08-22基金项目:吉林省教育厅科研课题(20030123)作者简介:谭芳(1975-),女,长春大学理学院实验员,硕士,主要从事半导体纳米光电材料的研究。
氧化锌纳米晶\卟啉复合材料能量及电子转移过程谭 芳(长春大学理学院,吉林长春 130022)摘 要:利用溶胶2凝胶方法制备了半导体ZnO 纳米材料,用混合方法将ZnO 与卟啉有机物(对2二羟基苯基卟啉)形成复合体系。
通过对复合体系光学性质变化的研究,建立了半导体晶体2有机化合物的能级结构图,提出了纳米材料———有机物复合体系中的能量及电子转移过程[1]。
关键词:Zn O 纳米晶;荧火光谱;光电光谱;转移过程中图分类号:O471.4 文献标识码:A1 ZnO 光学性质ZnO 具有纤锌矿结构,密度为5.67g/c m 3,晶格常数为a =3.249!,c =5.206!。
激子不易发生热离化,可在室温下实现高效率的激光发射,是一种具有很大应用潜力的短波长发光材料[1-3]。
ZnO 的光致发光(P L )表现为近带边(NBE )紫外发光和深能级(DL )发射。
DL 发射是与结构缺陷和杂质相关的,结构缺陷来自生长过程中氧供能量不足,即锌和氧的化学剂量比失衡[526]。
图1 卟啉前线轨道能级图2 卟啉类材料的光学性质卟啉(Por phyrin )是一类特殊大环共轭芳香体系[7]。
在紫外2可见光区,卟啉化合物的特征吸收谱包括约400nm 的一个强的B 带(也称为Soret 带)和出现在450~700n m 的几个相对比较弱的吸收带(称为Q 带)[8],这种吸收谱可根据四轨道模型来解释(如图1)[9]。
卟啉分子具有两个简并的最低未占据分子轨道(LUMO )(π轨道),这两个轨道具有e g 对称性和两个几乎简并的最高占据分子轨道(HOMO )(π3轨道),这两个轨道具有a 1u 和a 2u 对称性。
zno拉曼光谱
zno拉曼光谱ZnO拉曼光谱一、引子在科学技术的发展中,光谱分析是一项重要的研究方法,其中拉曼光谱在无机物、有机物及生物领域中具有广泛的应用。
这篇文章将聚焦于ZnO(氧化锌)的拉曼光谱,介绍其基本原理、应用领域以及前景展望。
二、基本原理ZnO是一种重要的半导体材料,其晶体结构为六方紧密堆积。
在拉曼光谱中,当入射光与样品相互作用时,光的能量会发生散射,产生拉曼散射光。
这些散射光与入射光在频率和能量上有微小差距,这种差距被称为拉曼频移。
拉曼光谱通过检测和分析这些微小的频移,可以提供样品的结构、成分以及分子振动信息。
对于ZnO材料而言,其拉曼光谱可以揭示晶格振动、声子、电子结构等重要性质。
三、应用领域1. 半导体材料研究ZnO在半导体材料领域具有重要意义。
通过ZnO的拉曼光谱分析,可以精确确定其晶格参数、应变以及缺陷等信息。
这些信息对半导体器件的研究和制备起到了关键作用。
此外,拉曼光谱还能帮助科研人员探索新型半导体材料的性质,推动半导体科学的发展。
2. 环境污染监测ZnO作为一种环境友好的材料,被广泛应用于光催化、气体敏感等领域。
拉曼光谱可以用于监测大气中的有毒气体,如甲醛、苯等。
ZnO纳米结构在敏感材料的基础上,通过拉曼光谱技术可以提高气体识别和浓度检测的准确性和可靠性。
3. 生物医学研究ZnO在生物医学领域的应用也备受关注。
拉曼光谱被广泛用于分析生物分子的结构和相互作用。
对于ZnO的拉曼光谱而言,其可用于分析药物的传输和释放行为、细胞内的代谢过程以及生物分子的变化情况。
这对于药物研发和疾病诊断都有着重要的意义。
四、前景展望ZnO拉曼光谱在各个领域的应用发展迅猛。
随着纳米技术的不断进步,人们对ZnO纳米结构的研究愈加深入。
相信在未来,ZnO拉曼光谱将推动相关领域的快速发展,带来更多的科学发现和技术突破。
总之,ZnO拉曼光谱作为一种有效的分析方法,为科学界和工程领域带来了无限的可能性。
希望在不久的将来,这项技术能够为我们解答更多未知的问题,为人类的进步做出更大的贡献。
氧化锌纳米材料制备及其光电特性研究
氧化锌纳米材料制备及其光电特性研究氧化锌作为一种重要的半导体材料,其在光电领域中有着广泛的应用,如太阳能电池、光电传感器等。
近年来,随着纳米技术的发展,氧化锌纳米材料的制备和研究受到了越来越多的关注。
本文将介绍氧化锌纳米材料的制备方法及其光电特性研究进展。
一、氧化锌纳米材料制备方法1. 溶液法:溶液法是一种较为常用的氧化锌纳米材料制备方法。
其基本原理是通过溶剂中的氢氧化锌和还原剂反应生成氧化锌纳米结晶体。
溶液法具有简单、易于控制等优点,适用于制备不同形状和大小的氧化锌纳米材料。
2. 气相沉积法:气相沉积法是一种将气体中的氧化锌原料转化成氧化锌纳米晶体的方法。
该方法包括物理气相沉积、化学气相沉积、反应溅射等,具有高纯度、高均一性及可控性强等优点,被广泛用于制备氧化锌纳米薄膜。
3. 水热法:水热法是一种通过在高温高压下使氧化锌纳米晶体在水热合成过程中生成的方法。
水热法具有操作简便、成本低、对环境友好等优点,逐渐成为氧化锌纳米材料制备的热门方法之一。
二、氧化锌纳米材料的光电特性研究1. 光吸收及荧光性质:氧化锌纳米材料具有良好的光学吸收性能,其紫外-可见吸收谱主要表现为一个强烈的吸收峰。
同时,氧化锌纳米材料还表现出了很强的荧光性质,其荧光强度与纳米晶体的大小和形态等因素密切相关。
2. 光催化性能:氧化锌纳米材料具有较高的光催化活性,主要是由于其表面的缺陷和禁带宽度的调控等因素导致。
研究表明,在一定的光照条件下,氧化锌纳米材料能够有效地降解有机物、净化水体、杀灭细菌等。
3. 光电输运性质:氧化锌纳米材料的光电能转换效率与其光电输运性能密切相关。
研究表明,氧化锌纳米材料的光电特性会随着其粒径的减小而得到改善,同时增加表面缺陷也能够提高其光电转换效率。
三、氧化锌纳米材料的应用1. 太阳能电池:氧化锌纳米材料具有较高的光电转化效率和稳定性,因此被广泛应用于太阳能电池领域。
2. 光电传感器:氧化锌纳米材料可以用于制备光电传感器,并用于环境监测、生物医学等领域。
ZnO发光机理
氧化锌的能带隙和激子束缚能较大,透明度高,有优异的常温发光性能,在半导体领域的液晶显示器、薄膜晶体管、发光二极管等产品中均有应用。
此外,微颗粒的氧化锌作为一种纳米材料也开始在相关领域发挥作用。
在纯净的ZnO薄膜材料中,电子和空穴能形成激子,激子的束缚能约为60 meV,激子的复合能发射出窄的谱线。
激子复合发光包括自由激子复合发光、束缚激子发光、激子-激子碰撞发光,还有声子参与的激子发光以及电子-空穴等离子体复合受激发光等情况。
2.带间跃迁发光在非平衡状态下,导带的电子跃迁到价带和和价带的空穴复合产生带间跃迁发光。
由于氧化锌材料室温下的禁带宽度高达 3.37 eV,其带间跃迁引起的发光波长都在375 nm以下,处在紫外光波段上。
ZnO是直接带隙半导体,具有相同k值的电子态之间的跃迁,其动量守恒,因此其发光效率比间接带隙半导体要高。
3.能带与缺陷能级之间的电子跃迁发光。
纳米氧化锌晶体概述
纳米氧化锌晶体概述作者姓名:00班级:00学号:*********联系方式:000000000000****************纳米氧化锌晶体概述钱学森91 马博摘要:纳米氧化锌是一种具有特异性能并且用途广泛的新材料,同时也是一种重要的基础化工原料。
本文首先介绍了纳米氧化锌晶体的基本物理和化学性质,基于这些性质,进一步阐述了纳米氧化锌在各个行业的应用。
其次,本文对纳米氧化锌的制备方法进行了较为详细和系统的介绍。
于此同时,为了对纳米氧化锌的性质进行改进,以扩大其应用领域,最后,我们又对纳米氧化锌的表面改型进行了较为深入地分析。
关键词:纳米ZnO;性质;应用;制备;改性目录1 纳米氧化性概述 (5)1.1氧化锌的基本性质 (5)1.2氧化锌晶体的结构 (5)1.3纳米氧化锌的基本性能[3] (5)1.3.1表面效应 (5)1.3.2体积效应 (5)1.3.3量子尺寸效应 (6)1.3.4宏观量子隧道效应 (6)2 纳米氧化锌的应用 (6)2.1纳米氧化锌在橡胶轮胎中的应用[6] (6)2.2纳米氧化锌在陶瓷中的应用[8] (6)2.3纳米氧化锌在防晒化妆品中的应用 (6)2.4纳米氧化锌在油漆涂料中的应用 (7)2.5纳米氧化锌在纺织中的应用 (7)2.6纳米氧化锌在催化剂和光催化剂中的应用 (7)2.7纳米氧化锌在磁性材料中的应用[5] (7)2.8作为填充剂的应用 (8)3 纳米氧化锌的制备方法 (8)3.1固相法 (8)3.1.1燃烧法[14] (8)3.1.2固相合成法[14] (8)3.2液相法 (8)3.2.1直接沉淀法 (8)3.2.2均匀沉淀法[16] (9)3.2.3并流沉淀法[17] (9)3.2.4溶胶-凝胶法[18] (9)3.2.5水热合成法[19] (10)3.2.6微乳液法[20] (10)3.3气相法[21,22] (10)3.3.1激光诱导气相沉积法 (10)3.3.2气相反应合成法 (10)3.3.3喷雾热解法 (10)3.3.4化学气相氧化法 (10)4 纳米氧化锌的表面改性 (11)4.1表面物理修饰法 (11)4.1.1表面活性剂法[24] (11)4.1.2表面沉积法 (11)4.2表面化学修饰法 (11)4.2.1酯化反应法[27] (11)4.2.2 偶联剂法[24] (11)4.2.3表面接枝改性法[28] (12)4.2.4 机械化学修饰[29] (12)4.2.5外层膜修饰 (12)4.2.6 高能量表面修饰 (12)4.2.7其它方法[30] (13)1 纳米氧化性概述1.1 氧化锌的基本性质氧化锌,俗称锌白,属六方晶系纤锌矿结构,白色或浅黄色晶体或粉末,无毒,无臭,系两性氧化物,不溶于水和乙醇,溶解于强酸和强碱,在空气中能吸收二氧化碳和水[1]。
纳米ZnO的形态控制及其发光性能
第38卷第3期 人 工 晶 体 学 报 V o l .38 N o .3 2009年6月 J O U R N A L O F S Y N T H E T I C C R Y S T A L S J u n e ,2009纳米Z n O 的形态控制及其发光性能吴莉莉1,2,邹 科1,赵金博1,石元昌1,吴佑实1(1.山东大学材料科学与工程学院,济南250061;2.中国科学院理化技术研究所,北京100190)摘要:以醋酸锌为原料,以聚合物和表面活性剂为添加剂,水热法合成了两种新型的纳米Z n O 结构。
并采用X 射线衍射(X R D )、透射电镜(T E M )和高分辨透射电镜(H R T E M )以及光致发光光谱(P L )等测试方法对所得产物形貌和光学性能进行了研究,并对对两种纳米形态的形成机理进行了初步的探讨。
结果表明:所得产物为六角纤锌矿型氧化锌纳米晶,分散性良好,形貌为枣核状,而这种枣核状的粒子是由众多短棒状粒子取向生长而形成的。
升高温度,则得到了直径约100n m ,长约2μm 的两头尖的纳米棒,棒的表面依附生长了针状颗粒。
关键词:纳米氧化锌;水热法;制备;光致发光中图分类号:T B 383文献标识码:A文章编号:1000-985X (2009)03-0689-04C o n t r o l l a b l e Mo r p h o l o g i e s o f Z n O N a n o c r y s t a l s a n dt h e P h o t o l u m i n e s c e n c e P r o p e r t yW UL i -l i 1,2,Z O UK e 1,Z H A OJ i n -b o 1,S H I Y u a n -c h a n g 1,W UY o u -s h i1(1.S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e a n d E n g i n e e r i n g ,S h a n d o n g U n i v e r s i t y ,J i n a n 250061,C h i n a ;2.T e c h n i c a l I n s t i t u t e o f P h y s i c s a n d C h e m i s t r y ,C h i n e s e A c a d e m y o f S c i e n c e s ,B e i j i n g 100190,C h i n a )(R e c e i v e d 20O c t o b e r 2008,a c c e p t e d 31O c t o b e r 2008)A b s t r a c t :N o v e l Z n O n a n o s t r u c t u r e sh a v eb e e ns u c c e s s f u l l yp r e p a r e db yh y d r o t h e r m a l m e t h o du s i n gp o l y v i n y l a l c o h o l (P V A )a n ds o d i u m d o d e c y l s u l p h o n a t e(S D S )a sa d d i t i v e s .T h es a m p l e sw e r e c h a r a c t e r i z e d b yX -r a yd i f f r a c t i o n(X R D ),t r a n s m i s s i o ne l e c t r o nm i c r o s c o p y(T E M ),h i g h -r e s o l u t i o n t r a n s m i s s i o n e l e c t r o n m i c r o s c o p y (H R T E M )a n d p h o t o l u m i n e s c e n c e s p e c t r a (P L ),t h e p o s s i b l e e f f e c t o f t h e a d d i t i v e s w a s t e n t a t i v e l y d i s c u s s e d ..T h e r e s u l t s s h o wt h a t t h e n a n o c r y s t a l s h a v e w u r t z i t e (h e x a g o n a l )s t r u c t u r e a n d d i s p e r s e d w e l l .T h e m o r p h o l o g y o f t h e n a n o s t r u c t u r e i s s p i n d l e s h a p e ,w h i c h i s c o m p o s e d o f m a n y s h o r t r o d s .L o n gn a n o r o d s w i t h 100n m i nd i a m e t e r a n d 2μm i nl e n g t h ,w h i c ha d h e r e ds m a l l n a n o n e e d l e o f w e r e o b t a i n e d a t h i g h e r t e m p e r a t u r e .K e y w o r d s :Z n On a n o c r y s t a l ;h y d r o t h e r m a l m e t h o d ;p r e p a r a t i o n ;p h o t o l u m i n e s c e n c e 收稿日期:2008-10-20;修订日期:2008-10-31 基金项目:山东省博士基金(N o .2006B S 04008) 作者简介:吴莉莉(1976-),女,山东省人,在职博士后。
ZnO中本征缺陷和掺杂与发光的关系及其作用机理
ZnO中本征缺陷和掺杂与发光的关系及其作用机理一、本文概述氧化锌(ZnO)作为一种宽禁带直接带隙半导体材料,因其独特的物理和化学性质,在发光二极管、太阳能电池、透明导电薄膜、气体传感器等领域具有广泛的应用前景。
然而,ZnO中本征缺陷和掺杂的存在对其性能产生了显著影响。
因此,深入研究ZnO中本征缺陷和掺杂与发光的关系及其作用机理,对于优化ZnO基器件的性能和推动相关领域的科技进步具有重要意义。
本文旨在全面综述ZnO中本征缺陷和掺杂与发光的关系及其作用机理。
我们将介绍ZnO的基本性质和制备方法,为后续研究奠定基础。
接着,我们将详细分析ZnO中的本征缺陷类型及其对发光性能的影响,包括氧空位、锌空位、锌间隙原子等。
在此基础上,我们将进一步探讨掺杂元素对ZnO发光性能的影响,包括掺杂类型、掺杂浓度等因素。
我们将总结ZnO中本征缺陷和掺杂的作用机理,并提出未来研究方向和潜在应用。
通过本文的综述,我们期望能够为相关领域的研究人员提供有益的参考和启示,推动ZnO基器件的性能优化和科技进步。
二、ZnO的本征缺陷与发光ZnO作为一种宽禁带半导体材料,其本征缺陷在发光性质中起着至关重要的作用。
ZnO的本征缺陷主要包括锌间隙原子(Zn_i)、氧空位(V_O)、锌空位(V_Zn)以及反位缺陷(O_Zn和Zn_O)等。
这些缺陷的存在不仅影响了ZnO的电子结构,还在很大程度上决定了其发光性质。
锌间隙原子(Zn_i)和氧空位(V_O)作为施主型缺陷,它们可以在ZnO的导带中引入额外的电子,从而改变其电子浓度和费米能级位置。
这种电子浓度的变化会进一步影响ZnO的光致发光(PL)性质,导致可见光波段的发光增强。
锌空位(V_Zn)和反位缺陷(O_Zn和Zn_O)通常作为受主型缺陷存在,它们可以在价带中引入空穴。
这些空穴与导带中的电子复合时,会释放出能量,表现为发光现象。
特别是深能级缺陷,如锌空位和反位缺陷,它们的发光通常位于近红外或红外波段,对于ZnO在光电器件中的应用具有重要意义。
纳微米级ZnO的制备和发光研究的开题报告
纳微米级ZnO的制备和发光研究的开题报告
一、选题背景
氧化锌(ZnO)是一种重要的半导体材料,具有优异的物理、化学和电学性质,在光电领域、传感领域、生物医学领域等方面得到广泛应用。
纳米级ZnO具有比普通晶体ZnO更大的比表面积和更高的活性,因此在研究和应用上具有更好的潜力。
同时,由于其具有直接能隙结构和高量子效率发光特性,纳米级ZnO也是一种重要的光电材料。
二、研究目的
本文旨在探索一种简单可行的方法制备纳米级ZnO,并研究其发光特性。
通过实验分析方式,比较不同制备工艺对ZnO晶化过程的影响,以及使用不同控制条件下对其光学性能的影响。
三、研究内容
1. 利用水热法、化学共沉淀法等方式制备纳米级ZnO;
2. 采用XRD、SEM、TEM对纳米级ZnO进行表征;
3. 利用光致发光光谱仪研究不同制备工艺对纳米级ZnO发光特性的影响;
4. 探究控制条件(如温度、时间、剂量等)对纳米级ZnO发光特性的影响。
四、研究意义
通过对纳米级ZnO的制备工艺和光学性质进行研究,可以更好地了解其物理、
化学和电学性质,为其在各领域的应用提供理论基础和实验依据。
此外,研究结果还
可为相关制备工艺的优化提供参考。
五、预期结果
预计通过本次研究可以制备得到纳米级ZnO,并分别分析其结构和形貌特征。
同时,还将研究不同制备工艺和控制条件对纳米级ZnO光学性能的影响,探究其发光机制。
最终,该研究将提供一种简单可行、高效稳定的纳米级ZnO制备方法,并为其在光电领域、生物医学领域等的应用提供参考。
氧化锌可见区发光机制
氧化锌可见区发光机制刘益春;张喜田;张吉英;吕有明;孔祥贵;申德振;范希武【期刊名称】《发光学报》【年(卷),期】2002(023)006【摘要】探究与缺陷相关的氧化锌可见区发光机制对获得高效激子发光和实现紫外激光有重要的意义,也是该领域研究的基本问题之一.本文用X射线衍射、X射线光电子能谱、电子顺磁共振和光致发光谱研究了ZnO:Mn纳米薄膜的结构和发光性质,证明了氧空位或缺陷分布于纳米晶表面,提出了可见发光中心是Vo**和[Vo*,electron]或[Vo**,two electrons]复合体的发光模型.【总页数】7页(P563-569)【作者】刘益春;张喜田;张吉英;吕有明;孔祥贵;申德振;范希武【作者单位】中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,激发态物理重点实验室,吉林,长春,130022;东北师范大学,理论物理研究所,吉林,长春,130024;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,激发态物理重点实验室,吉林,长春,130022;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,激发态物理重点实验室,吉林,长春,130022;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,激发态物理重点实验室,吉林,长春,130022;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,激发态物理重点实验室,吉林,长春,130022;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,激发态物理重点实验室,吉林,长春,130022;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,激发态物理重点实验室,吉林,长春,130022【正文语种】中文【中图分类】O482.31【相关文献】1.PLD法制备氧化锌薄膜生长机制及发光特性的研究 [J], 谢可可;仇旭升;孔明光;刘炳龙;汪壮兵;于永强;章伟;梁齐2.PLD法制备氧化锌薄膜生长机制及发光特性的研究 [J], 谢可可;仇旭升;孔明光;刘炳龙;汪壮兵;于永强;章伟;梁齐3.不同密度银纳米粒子对氧化锌基发光二极管发光的增强 [J], 乔倩;单崇新;刘娟意;陶丽芳;王瑞;张存喜;李炳辉;申德振4.深能级瞬态分析法研究纳米氧化锌的绿光发光机制 [J], 陈素果;姚合宝;李恩玲5.氧化锌及银掺杂的氧化锌薄膜的紫外发光研究 [J], 刘凯鹏;杨碚芳;严鸿维;傅正平;左健因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
zno发光特点
zno发光特点ZnO(氧化锌)是一种广泛应用于发光材料中的半导体材料,具有许多优异的光电性能和化学稳定性。
在此,我们将重点讨论ZnO在发光方面的特点。
1. 宽波长范围的发光ZnO材料在紫外到绿色波长范围内都能够发出强烈的荧光。
其中,ZnO的紫外荧光主要来自于ZnO的自由激子(free exciton),而绿色荧光则来自于材料中的缺陷(如氧空位、氧杂质、锌空位等)和掺杂(如锂、氢等元素掺杂)所引起的。
因此,ZnO在宽波长范围内都具有很高的发光效率和色纯度。
2. 高亮度和短寿命的发光ZnO作为一种半导体材料,具有高亮度和短寿命的发光特点。
由于ZnO的能隙为3.37 eV,属于紫外光范围,因此其带隙发光(band-edge emission)的波长很短,约为380 nm,这使得ZnO的发光强度非常高。
同时,ZnO的缺陷态发光(defect-related emission)的寿命很短,通常只有几纳秒到几十纳秒的时间,这说明了ZnO材料在发光速度方面的优异性能。
3. 可控的发光波长ZnO的发光波长可以通过控制其晶体结构、掺杂和表面处理等方式来实现。
例如,通过在ZnO晶体中引入氧空位和氧杂质等缺陷,可以使其绿色发光的波长范围从500 nm到600 nm不等。
另外,通过掺入一些稀土元素(如Eu、Tb等)或者有机染料,也可以实现对ZnO发光波长的调控。
4. 高稳定性和耐久性ZnO作为一种无机材料,具有很高的化学稳定性和耐久性,可以在多种环境中长期稳定地发光。
此外,ZnO的光学性质不受温度、湿度等环境因素的影响,这使得其可以在各种极端条件下应用于发光领域。
ZnO具有宽波长范围的发光、高亮度和短寿命的发光、可控的发光波长以及高稳定性和耐久性等特点。
这些优异的性能使得ZnO成为一种重要的发光材料,在照明、显示、生物成像等领域有着广泛的应用前景。
ZnO纳米晶的发光性质
ZnO纳米晶的发光性质
鲁成祝;张琳;刘春棠
【期刊名称】《光电子技术》
【年(卷),期】2004(24)2
【摘要】研究了量子限域体系下 Zn O纳米晶随尺寸变化的发光性质。
吸收边随着颗粒尺寸减小发生持续的蓝移。
光致发光光谱包含两个发光峰 :一个是紫外激子发射 ,另一个是处于绿光区的杂质或缺陷发射 ,均受量子限域效应调制。
带边发射相对于吸收峰的 Stokes移动随着颗粒尺寸减小而增大。
【总页数】4页(P100-103)
【关键词】ZnO;纳米晶;量子限域效应;光致发光;尺寸选择激光
【作者】鲁成祝;张琳;刘春棠
【作者单位】北京交通大学光电子技术研究所
【正文语种】中文
【中图分类】O482.31
【相关文献】
1.水热法合成ZnO微晶纳米片及其光致发光性质研究 [J], 梅宗维;王建芳;母建林;魏志顺
2.ZnO:Eu3+纳米晶的制备及发光性质研究 [J], 宋国利;孙凯霞;杨幼桐
3.ZnO:Er3+纳米晶的制备及发光性质研究 [J], 宋国利;孙凯霞
4.纳米晶ZnO:Dy^(3+)粉体的制备和发光性质 [J], 张琳丽;郭常新
5.退火温度对ZnO:Eu^(3+)纳米晶发光性质的影响 [J], 宋国利;梁红
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The luminescence of nanocrystalline ZnO particles:the mechanism of the ultraviolet and visible emission氧化锌纳米晶体粒子的发光:紫外发光与可见发光机理Abstract (摘要)Results of steady-state luminescence measurements performed on suspensions of nanocrystalline ZnO particles of different sizes are presented. (本文提供了对不同粒径大小的氧化锌纳米晶体粒子悬浮液的稳态发光测量结果。
) In all cases two emission bands are observed.(在所有的例子中,观测到两个发光带。
) One is an exciton emission band in the UV and the second an intense and broad emission band in the visible, shifted by approximately 1.5 eV with respect to the absorption onset. (第一个是存在于紫外区的激子发光带;第二个是存在于可见光区的强烈且宽的发光带,这个发光带的吸收起始点以约1.5eV进行变换。
) As the size of the particles increases, the intensity of the visible emission decreases, while that of the exciton emission increases. (随着粒子大小的增加,可见区发光的强度减弱,而激子发光强度增加。
)In accordance with previous results, a model is presented in which the visible emission is assigned to the radiative recombination of an electron from a level close to the conduction band edge and a deeply trapped hole in the bulk (Vo**) of the ZnO particle. (根据之前的结果,提出了一个模型,可见发光是接近导带边缘水平的电子与氧化锌粒子本体(V o**)的深陷阱空穴的辐射再结合。
) The size dependence of the intensity ratio of the visible to exciton luminescence and the kinetics are explained by a model in which the photogenerated hole is transferred from the valence band to a V o* level inthe bulk of the particle in a two-step process. (可见发光和激子发光之强度比的尺寸依赖性及动力学原理可由这样一个模型解释:在这个模型中,光致空穴通过一个两步的过程从低能满价带迁移到粒子本体的V o*水平。
) The first step of this process is an efficient surface-trapping, probably at an O2- site.(这个过程的第一步,是极可能在O2-处的有效表面俘获。
)Keywords: Semiconductors; Nanoparticles; Quantum size effects; ZnO ( 关键词:半导体;纳米粒子;量子尺寸效应;氧化锌)1.Introduction (引言)ZnO has been known as a luminescent material for a century and nowadays it is used for various applications such as vacuum fluorescent displays (VFD's). (氧化锌作为一种发光材料,已经在一个世纪前为人们所知悉。
如今,它有着广泛应用,如真空荧光显示器(VFD’s)。
) However, despite numerous studies, the mechanism behind the visible luminescence has still not been established. (尽管有着大量的研究,但其在可见光区的发光机理仍未确立。
) Much of the research on the luminescence of ZnO is performed on single crystalline powders or single crystals. (大量氧化锌发光的研究是基于单结晶粉末或者单晶体。
) Two emission bands are usually found. (人们通常可以观测到两个发光带。
) A relatively weak and narrow UV emission band is observed around 380 nm (3.25 eV), just below the onset of absorption. (一个是在波长为380nm(3.25eV)附近的较弱和较窄的紫外发光带,仅在吸收起始点之下。
) This band is due to the radiative annihilation of excitons. (这个发光带是由激子的辐射湮灭所产生。
) The lifetime of this exciton emission is very short, of the order of several tens to hundreds of picoseconds [1]. (激子发光的寿命是非常短的,量级在几十到几百皮秒。
) A much stronger and broader emission band is situated in the green part of the visible spectrum, with a maximum between 500 and 530 nm (2.35~2.50 eV). (另一个强得多和宽得多的发光带,位于可见光谱的绿光区处,最大波长在500~530nm(2.35-2.50eV)之间。
) In contrast to the exciton emission, the lifetime of the visible emission is much longer, viz. in the us range [2]. (相对于激子发光,可见发光的寿命要长得多,以微秒计。
) For this report, quantum-sized ZnO particles are used. (在这份报告中,使用的是量子尺寸的氧化锌粒子。
) The mean particle size can be varied and its influence on the emission properties can be used to obtain information on the nature of the visible emission. (平均粒子尺寸有所变化,粒子尺寸变化对发光性能的影响可用来获取关于可见发光本质的信息。
) The similarity of the emission properties of macrocrystalline ZnO and nanocrystalline ZnO particles suggests that the origin of the visible emission is the same for all forms of ZnO. (粗晶体和纳米晶体氧化锌粒子发光性能的相似性意味着,所有形态下的氧化锌的可见发光起因是相同的。
)However, the kinetics involved in the emission processes are expected to be very different for them. (但在发光过程中所涉及的动力学机理被认为是迥然不同的。
)3. Conclusion (结论)Steady-state luminescence measurements were performed on suspensions in 2-propanol of nanocrystalline ZnO particles of different sizes. (稳态发光测量是在粒径大小不同的氧化锌纳米晶体的2-丙醇悬浮液中进行。
)All suspensions show two emission bands: a relatively weak and sharp exciton emissionband and a more intense and broad trap emission band in the visible part of the spectrum. (所有悬浮液都呈现两个发光带:一个是较弱且狭窄的激子发光带,另一个是在可见光谱内的较强较宽的诱捕发光带。
)A model for the kinetics of the radiative and non-radiative processes in nanocrystalline ZnO particles is proposed, based onthe assignment of the visible emission to a recombination of a shallowly trapped electron with a deeply trapped hole. (提出了关于氧化锌纳米晶体粒子内的辐射性及非辐射性的动力学机理的模型,该模型基于可见发光是浅陷阱俘获电子与深陷阱空穴的复合。
) From the particle size dependence of the emission properties it is concluded that the photogenerated hole is trapped at a surface system (probably O2-/O-). (从发光性能的粒子尺寸依赖性,可以得出这样的结论,光致空穴俘获于表面体系(很可能是O2-/O-)。