氧化锌材料的改性和光学表征研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 钟红梅 |
| 答辩日期 | 2006-06-09 |
| 文献子类 | 博士 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 导师 | 陆卫 |
| 关键词 | Zno 离子注入 拉曼光谱 光致发光谱 第一性原理 Recursion方法 |
| 学位专业 | 微电子学与固体电子学 |
| 英文摘要 | 本论文采用化学法和离子注入技术分别制备了ZnO纳米粉末和掺杂ZnO，并利用光致发光谱、拉曼散射光谱、X射线光电子能谱（XPS）等光谱手段对ZnO材料的结构和性质进行了检测和分析；同时用理论计算验证实验结果。取得的主要研究结果如下： 1. 利用PL谱对ZnO纳米颗粒的发光特性进行了研究，结果表明当ZnO前驱体在氧气氛中低温退火时，随着ZnO纳米粉末的结晶度提高，紫外发光随退火温度提高而增强，而的黄光发光却很明显地减弱；但是当退火温度达到600 °C 或更高时，此时ZnO纳米颗粒的发光主要是以绿带发光为主，黄光湮灭，紫外发光迅速减弱。氩气氛退火样品高于250 °C退火的紫外发光一直占主要地位，说明氩气退火样品的结晶性更好。 2.采用溶胶－凝胶法制备了不同浓度Mn掺杂的ZnO/ZnO:Mn 壳层结构的量子点。利用PL谱研究了Mn掺杂的ZnO/ZnO:Mn 壳层结构的量子点的弱的带边紫外发光和较强的深能级缺陷引起的蓝光发射。 3. 利用离子注入技术制备了不同注入浓度的Zn和O离子注入的ZnO样品，用来进行光谱分析。研究表明注入样品室温发光谱在520 nm为中心波长出现的深能级发射是由Vzn引起的。低温光致发光谱研究表明在高氧注入浓度（5×1019/cm3）的样品在402.2 nm （3.08 eV）出现新的跃迁。第一性原理计算证实反位O对此深受主能级起主要贡献。 4． 拉曼散射光谱观察到在ZnO材料中由于Mn离子注入导致的晶格损伤引起的230 cm –1处的振动模；在高剂量Mn注入样品中观察到大约在523 cm –1的新增拉曼模。同时使用Recursion 方法计算从理论上证明了该新增模是由于Mn原子取代ZnO中O原子后，使得其周围的Zn原子所处的环境发生变化从而激活了最近邻Zn的带隙模。 5． 直接利用PL光谱测试Mn离子注入及注入后退火对ZnO发光性质的影响。结果显示退火只对低剂量的注入有修复晶格的能力，对高剂量的注入倾向于提供产生更多缺陷的机会。 6． 磁性测试结果表明注Fe和Zr的ZnO样品具有室温铁磁性。M-T曲线显示了在注Fe和Zr样品中存在不同的铁磁机制。 7． XPS测试显示Fe在ZnO中的以二价和三价共存，Zr以四价存在。紫外光电子能谱（UPS）测价带结果显示退火温度和Fe浓度的增加都能使Zn3d半高宽变窄。 8. 利用fs和ps激光器激发ZnO样品，在低激发强度下随着激发密度的增加所有样品的PL强度都呈非线性增加；同时激发强度超过一定值， 由于材料遭到破坏导致PL强度下降；PL峰位随着激发强度增加发生红移。fs和ps激光激发ZnO粉末样品实验中出现弱的自由激光并且主发光峰位发生蓝移。 |
| 学科主题 | 红外基础研究 |
| 公开日期 | 2012-07-11 |
| 源URL | [http://202.127.1.142/handle/181331/4294]  |
| 专题 | 上海技术物理研究所_上海技物所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 钟红梅. 氧化锌材料的改性和光学表征研究[D]. 中国科学院研究生院. 2006. |
入库方式： OAI收割
来源：上海技术物理研究所
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