亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        A l摻雜對(duì)甲醇醇解法合成納米粉體的影響

        2011-02-06 12:44:16陳義川胡躍輝張效華楊豐陳新華陳俊
        陶瓷學(xué)報(bào) 2011年4期
        關(guān)鍵詞:納米粉體激子價(jià)帶

        陳義川 胡躍輝 張效華 楊豐 陳新華 陳俊

        (景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院機(jī)械電子工程學(xué)院,江西景德鎮(zhèn)333001)

        0 引言

        氧化鋅(ZnO)是重要的工業(yè)原料,在塑料和橡膠添加劑、傳感器、發(fā)光顯示器件等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。ZnO作為一種新型的光電材料,在聲表面波、透明電極、發(fā)光器件等領(lǐng)域也有著巨大的發(fā)展?jié)摿?。由于其激子束縛能(60meV)遠(yuǎn)大于室溫?zé)崮?,因此在室溫下可獲得高效的與激子相關(guān)的受激發(fā)射。該發(fā)射波長比GaN的發(fā)射波長更短,可以進(jìn)一步提高光信息的記錄密度和存取速度,ZnO材料成為繼GaN寬帶隙半導(dǎo)體材料之后在光電領(lǐng)域中又一研究熱點(diǎn)[1-3]。

        目前,制備ZnO納米粉體的方法有很多,如:液相法、水熱法、氧化法等[4,5]。而且采用化學(xué)法合成納米ZnO粉體已有大量的相關(guān)報(bào)道。不同方法制備ZnO納米材料的機(jī)理和最終產(chǎn)品的性能各有差異,其中水熱法和溶劑熱法具有簡(jiǎn)單易控的優(yōu)點(diǎn)而倍受關(guān)注。本實(shí)驗(yàn)采用無水甲醇醇解法在較低溫度(130℃)下合成棒狀的ZnO晶體,具有操作簡(jiǎn)單,低溫易控制,生成的晶體雜質(zhì)少等優(yōu)點(diǎn)。由于Al3+半徑小于Zn2+半徑,在ZnO晶體形成過程中,Al3+很容易取代Zn2+進(jìn)入晶格,在ZnO晶體中形成更多的氧空位,所以在ZnO的能帶間隙之間形成一定的雜質(zhì)缺陷。

        1 實(shí)驗(yàn)

        本實(shí)驗(yàn)采用原料:醋酸鋅(Zn(CH3COO)2-2H2O,分析純,上海青析化工),無水甲醇(CH3OH,分析純,上海試劑一廠),九水硝酸鋁(Al(NO3)3·9H2O,分析純,天津市風(fēng)船化學(xué)),無水乙醇(CH3CH2OH,分析純,上海久億)。因此配制兩種溶液分別為:(1)醋酸鋅和無水甲醇,按摩爾比為1∶40混合。(2)醋酸鋅和無水甲醇,摩爾比是1∶40,再摻雜Al(Al/Zn比例為3%,摻雜物為Al(NO3)3·9H2O)。將兩種溶液在常溫下攪拌30min,使溶質(zhì)充分溶解,放入內(nèi)襯為聚四氟乙烯的45ml的不銹鋼反應(yīng)釜。在130℃的條件下,反應(yīng)24hrs后,取出,自然冷卻,得到白色沉淀。用無水乙醇沖洗后,在130℃的溫度下干燥4hrs,最后得到白色粉末。分別為樣品I∶ZnO晶體,樣品II∶Al摻雜ZnO晶體。

        圖1 不同條件下合成的Z n O晶體的X R D圖譜Fig.1 XRD patterns for the powders synthesized under various conditions

        圖2 Z n O納米粉體的F T I R光譜Fig.2 FTIR spectra of sample I:undoped ZnO and sample II:Al doped ZnO

        圖3 不同合成條件下所制備Z n O納米粉體的T E M圖片(a)和(b):Z n O、(c)和(d):A l摻雜Z n OFig.3 Transmission electron microscope(TEM)images of ZnO nanopowder prepared under different conditions (a)and(b):undoped ZnO,(c)and(d):Al doped ZnO

        采用X射線衍射儀(Dmax-rB,X-ray diffraction, XRD)表征ZnO晶體的物相結(jié)構(gòu),Cu Kα輻射λ= 0.15418nm。采用透射電子顯微鏡(TEM,JEM-2010)研究ZnO晶體的形貌結(jié)構(gòu)。采用Fourier變換紅外光譜儀(FTIR,SHIMADZUIRprestige-21)對(duì)ZnO晶體進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。采用偏振穩(wěn)態(tài)熒光光譜儀(NicoletF-7000)分析ZnO晶體的光致發(fā)光性能。

        2 結(jié)果與討論

        圖1為在不同條件下合成的ZnO晶體的XRD圖譜。從圖1中可知,樣品I和II均為ZnO晶體的六方晶系,其衍射峰與標(biāo)準(zhǔn)卡片(JCPDS75-0576)中六方相ZnO的(100),(002),(101),(102)和(110)晶面衍射峰一致。與文獻(xiàn)中的醇解法合成ZnO納米粉體相比[10],本實(shí)驗(yàn)采用的甲醇醇解法的反應(yīng)溫度下降了120℃。

        圖2為ZnO納米粉體的紅外吸收光譜。在波數(shù)為4000~400cm-1,分辨率為5cm-1,高純KBr壓片的測(cè)試條件下,得到FTIR圖譜。圖2所示,樣品I和樣品II分別在430cm-1和470cm-1出現(xiàn)的吸收峰,都是Zn-O-Zn的振動(dòng)吸收峰。樣品I和樣品II的吸收曲線中都出現(xiàn)了:1380cm-1,1560cm-1和3400cm-1吸收峰,分別為醇中的甲基(-CH3)的彎曲振動(dòng)特征峰,乙酸鋅中COO-的振動(dòng)吸收峰和O-H鍵的伸縮振動(dòng)吸收峰。這說明了ZnO晶體表面吸附了有機(jī)成分,如羥基。樣品II的吸收曲線出現(xiàn)的1090cm-1的吸收峰為C-O鍵的伸縮振動(dòng)吸收峰。對(duì)比樣品I和II的吸收曲線,可發(fā)現(xiàn):樣品I的吸收曲線中沒有出現(xiàn)1090cm-1的吸收峰。這說明溶液中加入一定的酸根離子(NO3-)會(huì)游離有機(jī)物中的OH-上的H+離子(如-CH2OH變?yōu)?CH2O-),從而形成C-O單鍵。ZnO納米晶體形成過程是:(1)在一定溫度條件下,甲醇與乙酸鋅之間發(fā)生醇解反應(yīng),形成前驅(qū)體Zn(OH)2;(2)前驅(qū)體Zn(OH)2發(fā)生脫水反應(yīng),形成ZnO晶核,這些晶核迅速發(fā)育成為極為細(xì)小的ZnO納米晶粒(如圖3(a)中,所觀察到的10nm左右的細(xì)小晶粒)。(3)伴隨著ZnO晶粒的生長,出現(xiàn)了比較規(guī)則的六棱形單晶(如圖3(c)所示)。

        圖3中的(a)和(b)是樣品I的TEM圖片。圖3中(c)和(d)是樣品II的TEM圖片。從圖2的TEM圖片中清楚看到通過甲醇醇解合成的ZnO晶體呈明顯的六棱柱棒狀結(jié)構(gòu)。由于晶粒細(xì)小,雖然可以明顯的看到晶粒間的界限(圖3(b)所示),但是出現(xiàn)了晶粒團(tuán)聚。晶粒直徑平均大小在30nm以下,與Scherrer公式計(jì)算結(jié)果一致。從圖3(c)中可以清楚的看到,樣品II呈現(xiàn)明顯的六方晶相生長。在晶粒中,均勻的分散著標(biāo)準(zhǔn)的六棱形晶粒(如圖3(d)中所示)。六棱晶粒的平均尺寸較大,最大的晶粒直徑尺寸達(dá)到70nm。從TEM圖中也可以看出,樣品II晶粒有較好的均勻性和分散性。

        2.4 熒光光譜分析

        圖4為樣品I和II在室溫下的熒光光譜(標(biāo)準(zhǔn)化圖譜),激發(fā)波長都是380nm。由圖4可知,樣品I和II在400nm到650nm之間形成一個(gè)可見光的發(fā)光帶。由于樣品I和樣品II中ZnO的晶粒都比較大,所以激子濃度降低,從而由自由激子復(fù)合產(chǎn)生的紫外發(fā)光強(qiáng)度降低,所以沒有出現(xiàn)紫外發(fā)光峰??芍猌nO發(fā)光峰的能量如下式:

        其中,h是普朗克常數(shù),其值為4.13566743×10-15eV·s, ν是輻射頻率。

        圖4 室溫下樣品I,I I的熒光光譜Fig.4 Room-temperature photoluminescence(PL)emission spectra of samples I:ZnO,II:Al doped ZnO

        從圖4中可知,樣品I和II都有可見光的藍(lán)光發(fā)光帶,在440nm(2.81ev)處出現(xiàn)發(fā)光峰。一般藍(lán)光發(fā)射與氧空位或鋅填隙有關(guān)。氧空位的淺施主能級(jí)(位于導(dǎo)帶以下0.3~0.5eV)與價(jià)帶頂之間的能隙約為2.8eV,這與所觀測(cè)到的2.81eV的光子能量一致。所以2.81eV的藍(lán)光發(fā)射可認(rèn)為源于氧空位的淺施主能級(jí)和價(jià)帶之間的電子躍遷。ZnO藍(lán)光發(fā)射的另一種可能來源于鋅填隙的淺施主能級(jí)和價(jià)帶之間的電子躍遷。因?yàn)閷?duì)禁帶寬度為3.36eV的ZnO來說,鋅填隙的能級(jí)為2.9eV,位于價(jià)帶以上,這也接近2.81eV藍(lán)光發(fā)射的光子能量。

        樣品I和II分別在520nm(2.39 eV)和530nm (2.35eV)處出現(xiàn)發(fā)光肩峰。而根據(jù)全勢(shì)線性多重軌道理論計(jì)算結(jié)果[6],導(dǎo)帶到OZn缺陷的能級(jí)差為2.38eV,與觀察到的綠色發(fā)光峰能量一致。因此可以認(rèn)為此綠光發(fā)光中心與OZn有密切的關(guān)系。由于樣品II摻雜了Al3+,在晶體形成過程中,Al3+取代了Zn2+,形成了更多的OZn空位,致使其在綠光的發(fā)光峰位置紅移了10nm。

        3 結(jié)論

        采用醇解法,在甲醇溶液中和較低溫度下合成ZnO晶體。通過XRD,透射電鏡和電子衍射分析表明:該ZnO晶粒為六棱形棒狀或六棱單晶。高分辨透射電鏡分析表明:ZnO納米晶粒有很好的取向性,F(xiàn)ourier紅外吸收光譜表明:用甲醇醇解法合成的ZnO納米晶體只含有很少的有機(jī)物雜質(zhì)。室溫PL光譜表明:ZnO納米晶體在可見光范圍內(nèi)(400nm~650nm)有良好的發(fā)光性,摻入Al3+有助于改善ZnO納米晶體的發(fā)光特性。

        1 MURRAY C B,NORRIS D J,BAWENDI M G:Synthesis and characterization of nearly monodisperse CdE (E=sulfur, selenium,tellurium)semiconductor nanocrystallites.J.Am. Chem.Soc.,1993,115:8706~8715

        2 OZIN G A.Nanochemistry:synthesisin diminishing dimensions.Adv.Mater.,1992,4:612-649.

        3 Markovich G,Collier C P,Henrichs S E.Architectonic quantum dot solids.Acc.Chem.Res.,1999,32:415~423

        4 WU C L,QIAO X L,CHEN J G.Controllable ZnO morphology via simple template-free solution route.Mater. Chem.Phys.,2007,102:7~12

        5 GUO M,DIAO P,CAI S.Hydrothermal growth of well-aligned ZnO nanorod arrays:dependence of morphology and alignment ordering upon preparing conditions.J.Solid State Chem.,2005, 178:1864~1873

        6 PETERSONRB,FIELDSCL,GREGGBA.Epitaxialchemical deposition ofZnO nanocolumnsfrom NaOH solutions. Langmuir,2004,20:5114~5118

        猜你喜歡
        納米粉體激子價(jià)帶
        外加電場(chǎng)和磁場(chǎng)對(duì)外爾半金屬能帶結(jié)構(gòu)的調(diào)控*
        濕化學(xué)法合成Ba(Mg(1-x)/3ZrxTa2(1-x)/3)O3納米粉體及半透明陶瓷的制備
        陶瓷可飽和吸收體用Co:MgAl2O4納米粉體的制備
        CdSeS合金結(jié)構(gòu)量子點(diǎn)的多激子俄歇復(fù)合過程*
        納米粉體改性瀝青的流變性能分析
        石油瀝青(2018年4期)2018-08-31 02:29:40
        交換場(chǎng)和非共振光對(duì)單層MoS2能帶結(jié)構(gòu)的調(diào)控*
        找到你了,激子素
        Modification of CaO-based sorbents prepared from calcium acetate for CO2 capture at high temperature☆
        長程電子關(guān)聯(lián)對(duì)聚合物中激子極化率的影響
        Y2O3:Er3+和Y2O3:Er3+,Yb3+納米粉體的制備及上轉(zhuǎn)換發(fā)光性能的研究
        熟女体下毛荫荫黑森林| 免费观看视频在线播放| 中文无字幕一本码专区| 中国一级特黄真人片久久| 熟女少妇在线视频播放| 久久国产自偷自免费一区100| 强d乱码中文字幕熟女1000部| 久久女人精品天堂av影院麻 | 亚洲精品一区二区三区四区| 亚洲国产成人极品综合| 五级黄高潮片90分钟视频| 超碰Av一区=区三区| 亚洲一区二区三区毛片| 精品人妻伦一二三区久久| 精品人妻少妇一区二区三区不卡 | 久久久久99精品成人片试看| 欧美在线Aⅴ性色| 亚洲最新精品一区二区| 青青国产揄拍视频| 日韩爱爱网站| 亚洲色图少妇熟女偷拍自拍| 亚洲 另类 小说 国产精品| 亚洲av成人无码网站…| 99久久国产综合精品女乱人伦| 亚洲最大不卡av网站| 久久99国产精品久久| 免费人成年小说在线观看| 北岛玲精品一区二区三区| 久久夜色国产精品噜噜亚洲av| 18禁真人抽搐一进一出在线| 国产精品一区二区韩国AV | 99久久精品无码专区无| av天堂中文亚洲官网| 久久久久久欧美精品se一二三四| 天堂网www在线资源| 亚洲福利av一区二区| 国产亚洲精品熟女国产成人| 日韩插啊免费视频在线观看| 亚洲欧洲日产国码无码| 精品一区二区三区久久| 最新亚洲人成网站在线观看|