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稀土元素有着特殊的电子层结构,因而具有丰富的发光能级。稀土离子掺杂的ZnO半导体发光材料在平面显示、半导体激光器和照明行业中有着重要的应用前景。本论文研究了稀土Eu和Tb掺杂半导体ZnO和Zn1-xMgxO材料的发光性能。 首先采用了溶胶-凝胶法制各了掺有不同浓度的稀土Eu和Tb的沉积在Si片上的氧化锌薄膜样品,测试了样品的荧光发射谱(PL),观察到ZnO及掺杂Eu、Tb离子的发光,最佳掺杂浓度介于1％至2％之间。为了探索制备方法和发光性能,利用高温固相法制备了掺有Eu的ZnO粉末样品,荧光观测显示表明417nm和393nm激发的样品的Eu离子特征发射光较强,而用380nm和330hm激发样品时几乎观察不到Eu离子特征发光峰,分析表明掺入杂质后基体ZnO结晶质量变差,使得Eu离子与基体之间能量传递效率很低。 接下来,为了提高稀土的发光效率,增加在ZnO中有效掺杂浓度,对掺杂基体材料进行了改进,分别在沉积Si片上的ZnO薄膜基体中加入了Al,在ZnO粉末基体中加入了Sr。通过比较发现在ZnO薄膜中加入Al有助于提高Eu和Tb的特征发光峰的强度。另外Sr的加入也提高了样品中Eu的特征发光。这说明Al和Sr在一定程度上起到了增强发光的作用。 最后,在ZnO中加入Mg形成一种化合物Zn1-xMgxO,通过Mg组分调节基体Zn1-xMgxO的禁带宽度,试图使基体材料在能带结构上与所掺入的稀土离子发光能级相匹配,提高能量传输效率。利用高温固相法制各了不同Mg组分的Zn1-xMgxO和掺有0.1％Eu的zn1-xMgxO粉末材料,通过对荧光发射谱的比较得出随着Mg组分的增加,Zn1-xMgxO的激子发光峰蓝移,说明Mg起到了作用。同样也对比了掺有Eu并且含有不同Mg组分的Zn1-xMgxO样品的荧光发射谱,发现不同Mg组分的样品中存在强缺陷发光带(～520nm),Eu离子特征发光峰强度没有显著的区别。对样品高温退火处理后,发现热退火后改变了样品中Eu3+的对应于5D0→7F2和5D1→7F4两个发射峰的强度比。