AlN：Ce分级纳米结构的制备、表征、及高压物性研究

• 作 者: 吴宛泽
• 出 处: 渤海大学
• 发表日期: 2020年01期
• 关键词: 直流电弧等离子体辅助法 氮化铝 稀土掺杂 氧杂质 光致发光 高压

氮化铝（AlN）由于其禁带宽度大,热稳性和化学稳定性好,是稀土掺杂基质中的热门材料。铈（Ce）作为5d壳层裸露的稀土元素,有着独特优异的电子和荧光特性。1.首先本论文选取Ce掺杂AlN（AlN:Ce）为研究对象,采用直流电弧等离子辅助法合成了三种样品,通过反应的气体条件调控荧光颜色。2.其次,利用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、能量色散谱仪（EDS）及X射线光电子能谱（XPS）对制得的样品的组分和形貌进行了表征。测得了样品的光致发光光谱（PL）,常温常压下,观察到样品1,2,3的发光中心分别位于625 nm,520nm和475 nm。探究了氧杂质对于AlN:Ce分级纳米结构的发光特性的调控作用。3.对AlN:Ce分级纳米结构进行了高压下的物性分析。选用红光样品1和蓝光样品3进行高压X射线衍射分析和高压荧光光谱分析。探讨了氧杂质对于高压下晶格结构稳定性和荧光稳定性的影响。发现在高压条件下红光样品1和蓝光样品3分别在6.8 GPa和18.09 GPa的压力下发生由纤锌矿结构到岩盐矿结构不可逆转的结构相变,纤锌矿体弹性模量分别为B₀=293.75±28.60 GPa和B₀=277.65±3.5 GPa。样品1在压力作用下发光中心产生蓝移,发光强度明显降低。样品3在压力下发光中心相对稳定。通过本论文的研究表明,AlN:Ce分级纳米结构在光电子器件具有潜在应用。而氧杂质的介入使AlN:Ce分级纳米结构在高温或高压下结构和发光更加稳定,未来可能将在高压蓝色荧光指示材料、深海发光材料等领域发挥重要作用。