水热法制备过渡金属掺杂ZnO及其光学性质研究

发布时间：2018-06-14 10:36

  本文选题：水热法 + ZnO　； 参考：《西北大学》2011年硕士论文

【摘要】：ZnO是一种Ⅱ-Ⅵ族直接宽禁带半导体材料,室温下禁带宽度为3.37eV,激子束缚能为60meV,可实现室温下的激子复合发光,在短波长发光器件方面有广泛的应用,同时,ZnO材料安全无毒、热稳定性和化学稳定性都比较好,已成为目前研究最多的宽禁带半导体材料之一。 本文以醋酸锌和六次甲基四胺为反应物,采用水热法制备出本征ZnO粉体材料和过渡金属Co、Mn掺杂ZnO粉体材料。采用XRD、EDS、SEM、PL谱研究了其晶体结构、成分、表面形貌和光致发光特性,通过正交实验优化出了制备高质量Zn0粉体材料的工艺参数；在此工艺基础上制备了Co、Mn分别掺杂的ZnO粉体材料,讨论了掺杂量对其晶体结构、表面形貌和光致发光特性的影响,并探讨了ZnO晶体生长机理和ZnO材料的发光机制。主要研究内容包括以下三部分： 1、在正交实验方法的基础上,利用水热法制备了ZnO粉体材料,选择溶液浓度、生长时间、生长温度和溶液PH值为考察因素,制备出结晶良好的ZnO粉体材料。获得了优化的实验工艺,即Zn2+浓度为0.03mol／L,反应温度为140℃,反应时间为10h,溶液PH值为9。 2、当Co元素掺入ZnO时,(002)面衍射峰向大角度方向移动,晶格参数变小,原因是Co以替位的形式进入晶格,引起晶格畸变所致；随着掺杂量的增加,衍射峰强度减弱,表面形貌变差。在386nm和468nm处观察到了光致发光峰,386nm处的紫外发光峰来自于ZnO的带边激子跃迁,468nm处的蓝光发光可能来自于Zni→Vzn或者Zni→Oi的跃迁。 3、当Mn元素掺入ZnO时,(002)面衍射峰向小角度方向移动,晶格参数变大,原因是Mn的固溶度低于Co,少量Mn以替位式掺杂进入晶格,部分Mn存在于晶格的间隙或吸附于表面,引起晶格参数变化,同时衍射峰强度变差,表面形貌分布不均匀。在386nm和468nm处观察到了光致发光峰,386nm处的紫外发光峰来自于ZnO的带边激子跃迁,468nm处的蓝光发光可能来自于Zni→Vzn或者Zni→Oi的跃迁。
[Abstract]:ZnO is a kind of 鈪，

本文编号：2017090