ZnS:Mn一维纳米超晶格材料制备及其光学性能的研究

来源 :扬州大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jfhz2001
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ZnS是一种重要的宽禁带直接带隙Ⅱ-Ⅵ族半导体材料,具有优良光电性能,因此在紫外激光器,光电探测器和太阳能电池等领域有着非常广泛的应用。本文采用热蒸发的方法对ZnS一维纳米材料的制备条件进行探索,并成功制备出了ZnS∶Mn的一维纳米超晶格结构的材料,并对其进行形貌、结构表征和光学性能的分析。具体内容如下:  1.采用一种简单的热蒸发方法合成了ZnS一维和层状的纳米结构。我们发现了衬底的温度和金催化对ZnS纳米结构的形貌起着非常重要的作用。在镀金的Si衬底上制备得到了一维结构的ZnS纳米线和纳米带;而在没有镀金的衬底上制备得到了层状结构的ZnS纳米材料。通过场发射扫描电子显微镜(FESEM)观察到ZnS纳米结构的形貌随制备条件的不同而发生了改变。常温光致发光的测量结果显示了在325nm的激发波长下,样品分别在345nm,395nm和460nm处有三个发光峰。  2.通过热蒸发的方法成功制备出了ZnS微米锯和微米塔,其合成机制分别为气相-液相-固相生长机制和气相-固相生长机制。我们观察到金催化剂对ZnS微米结构的形貌起到了决定性的作用。锯齿状结构的ZnS微米结构是在镀金的蓝宝石衬底上合成得到的,而塔状结构的ZnS微米结构则是在没有镀金的蓝宝石衬底上合成得到的。微米结构的改变是通过扫描电子显微镜表征的。微米结构的结构特征是通过X射线衍射和高分辨透射电镜表征的。激发波长为325nm的常温光致发光谱表明了样品分别位于~400nm,~480nm,~520nm和~580nm处存在四个发光峰。  3.我们第一次报道了采用简单的热蒸发的方法在镀金的Si衬底上制备出了(3C-ZnS)n/(2H-ZnS)m超品格结构的ZnS∶Mn纳米带。高分辨透射电镜呈现了它是一种自主装的ZnS纤锌矿结构和闪锌矿结构的原子层沿着垂直于ZnS纳米带生长方向交替生长的超晶格结构。这种ZnS∶Mn纳米带的宽度均为100-800nm,长度从几十到几百微米不等,其中的六角纤锌矿结构的原子层是沿着[100]轴线方向和[001]垂直方向生长,而闪锌矿结构的原子层则是沿着<111>方向生长。对于所有ZnS∶Mn样品,在580nm处都有很强的黄绿光的发光峰,发光峰在Mn元素的化学计量比为2%时,实际Mn元素的原子比为0.68%时是最强的。
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