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退火气氛对铽掺杂氧化锌纳米薄膜发光性能的影响

发布时间:2019-01-10 12:46
【摘要】:以Zn(Ac)_2 2H_2O和Tb_4O_7为原料,采用溶胶-凝胶、浸渍-提拉技术在单晶硅(100)衬底上制备了铽掺杂的氧化锌(ZnO∶Tb)薄膜。分别在氮气和氢气气氛下对薄膜进行退火处理,并进行了XRD、IR、EDS和AFM表征,同时结合荧光光谱测试详细研究了退火气氛对薄膜发光性质的影响。结果表明,经氮气和氢气气氛处理的薄膜中,ZnO∶Tb粒子均具有六方纤锌矿结构,且排列致密均匀,相应的ZnO∶Tb粒径分别为59和45 nm。经氮气气氛处理的ZnO薄膜,掺杂前后的发光情况变化显著,由485 nm的蓝光发射移到382 nm的紫外发射。用氢气进行退火处理时,掺杂前后薄膜的荧光光谱都由强的紫外发射和弱的蓝光发射组成,但掺杂后薄膜的紫外光发射减弱,蓝光发射增强。薄膜层数为3、Tb掺杂量为3.85 mol%时,ZnO∶Tb薄膜的荧光发射效果最佳。
[Abstract]:Terbium doped zinc oxide (ZnO:Tb) thin films were prepared on monocrystalline silicon (100) substrates using Zn (Ac) _ 2 2H_2O and Tb_4O_7 as raw materials by sol-gel impregnation-Czochralski technique. The films were annealed in nitrogen and hydrogen atmospheres, and characterized by XRD,IR,EDS and AFM. The effects of annealing atmosphere on the luminescence properties of the films were studied in detail with fluorescence spectroscopy. The results show that the ZnO:Tb particles have hexagonal wurtzite structure in the films treated by nitrogen and hydrogen atmosphere, and are arranged in a compact and uniform manner. The corresponding ZnO:Tb particle sizes are 59 and 45 nm., respectively. The luminescence of ZnO films treated with nitrogen atmosphere changed significantly from 485 nm blue emission to 382 nm UV emission before and after doping. When annealed with hydrogen, the fluorescence spectra of the films before and after doping are composed of strong ultraviolet emission and weak blue emission, but the UV emission of the doped films decreases and the blue emission increases. The fluorescence emission of ZnO:Tb thin films is the best when the number of layers is 3. 85 mol% and the doping amount is 3. 85 mol%.
【作者单位】: 黑龙江大学化学化工与材料学院功能无机材料化学教育部重点实验室;黑龙江大学《黑龙江大学自然科学学报》编辑部;
【基金】:国家自然科学基金资助项目(51472077;51302067) 黑龙江大学青年科学基金资助项目(QL201512)
【分类号】:O644.1;TB383.2

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本文编号:2406328

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