铈或银掺杂氧化锌微纳材料制备及发光性质研究

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本文通过溶胶-凝胶和化学气相沉积相结合的方法成功的制备出了一系列的Ce或Ag掺杂ZnO微纳材料。用扫描电镜,透射电镜, X-射线光电子能谱(XPS)及荧光光谱仪等设备对其形貌,微观结构,电子结构及发光特性进行表征,并得出以下结论:1)通过控制温度成功的制备出了各种不同形貌的Ce掺杂ZnO微纳材料,如纳米棒,纳米线,微纳螺丝刀,微纳刷子等。Ce掺杂ZnO纳米线的直径为200 nm左右,长度达到几十个微米,形态为单晶结构;Ce掺杂ZnO微纳螺丝刀和微纳刷子由纳米线和微米尺寸的六方棱柱基底组成,其中纳米线的直径和长度分别约为200 nm和1 um左右,而六方棱柱的边长约为1.5 um,长度可达5 um,同时均为单晶结构。X-射线粉末衍射表明:所得纳米材料均具有纤锌矿结构,没有杂相。与纯ZnO相比,XRD峰的强度降低,并且向低角度偏移,这表明制备的纳米材料缺陷增多,并且面间距增大,证明为Ce取代Zn位。XRD和XPS结果表明:Ce离子的掺入影响了电子结构,并且使带隙变窄,这和荧光光谱表征一致。2)用相同的方法制备出了Ag掺杂ZnO纳米线阵列,Ag掺杂ZnO纳米棒阵列,Ag掺杂ZnO纳米管阵列等。纳米棒的直径为500 nm,长度为几十个微米;纳米管的外壁为六方形,边长约为1.5 um,内孔为圆形的,直径约为1 um,整个纳米管的长度可达几十个微米,并且制备的纳米材料均为单晶结构。XRD分析表明具有单一六方纤锌矿结构。制备的纳米材料为V-L-S生长机制。相应的荧光光谱为绿光发射和紫外发射两部分组成。强的绿光发射,可能是由于在制备过程中用氮气作为输运气体无氧源造成氧空位增多。
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