本文關(guān)鍵詞：稀土摻雜ZnO納米光電材料的制備及光電特性研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：氧化鋅(ZnO)作為性能優(yōu)異的第三代直接帶隙半導(dǎo)體光電材料,在室溫下具有3.37 eV的禁帶寬度,可見(jiàn)發(fā)光帶很寬,是優(yōu)良的第三代半導(dǎo)體發(fā)光材料。處于量子點(diǎn)(Qantum Dot, QD)尺寸的ZnO具有很多新的光電特性,往ZnO QD中摻入稀土離子,可以利用稀土離子豐富的能級(jí)及獨(dú)特的f-f和f-d軌道躍遷,在量子點(diǎn)新特性的基礎(chǔ)上進(jìn)一步豐富ZnO的發(fā)光。研究稀土摻雜的ZnO QD發(fā)光材料對(duì)于制備紅、綠、藍(lán)以及白光發(fā)光二極管(LED)器件具有重要意義。本文利用溶膠凝膠法制備了ZnO QD、ZnO QD:La~(3+)、ZnO QD:Eu~(3+)以及ZnO QD:Tb~(3+)四個(gè)體系,研究了其制備過(guò)程中各個(gè)實(shí)驗(yàn)條件對(duì)薄膜質(zhì)量、光致發(fā)光(PL)性能以及器件電致發(fā)光(EL)性能的影響,實(shí)現(xiàn)了ZnO QD的器件發(fā)光、稀土離子的成功摻入以及摻雜后薄膜器件的穩(wěn)定發(fā)光。主要內(nèi)容如下：一、通過(guò)溶膠凝膠法制備了ZnO QD溶膠,勻膠機(jī)旋涂成ZnO QD薄膜樣品,得到薄膜質(zhì)量以及PL性能最佳的實(shí)驗(yàn)條件。我們進(jìn)一步對(duì)ZnO薄膜進(jìn)行了發(fā)光器件的制作。器件的電流-電壓(I-V)特性測(cè)試結(jié)果表明,電極實(shí)現(xiàn)良好的歐姆接觸,ZnO QD器件具有優(yōu)異的整流特性。在正向?qū)妷合?器件實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的綠光發(fā)光,并且無(wú)明顯的發(fā)熱現(xiàn)象。從器件的EL譜圖可知,隨著輸入電壓的增大,器件的發(fā)光強(qiáng)度增強(qiáng)。二、在上述工作的基礎(chǔ)上,通過(guò)溶膠凝膠法制備了稀土La~(3+)摻雜Zn0QD的納米溶膠。選擇用乙醇作為溶劑,控制樣品的生長(zhǎng)溫度及La~(3+)的摻雜濃度,勻膠旋涂成ZnO QD:La~(3+)薄膜。實(shí)驗(yàn)將稀土離子有效摻入ZnOQD中,分布均勻。La~(3+)摻入后使得ZnO晶粒變大,并且隨著溫度的升高晶粒有增大的趨勢(shì)。摻雜La~(3+)薄膜器件在電注入下實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的綠光發(fā)射,且發(fā)光強(qiáng)度隨著注入電流的增大而增強(qiáng)。三、采用溶膠凝膠及勻膠旋涂法制備了稀土Eu~(3+)、b~(3+)離子摻雜的ZnO QD薄膜,在前期的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上,并完成了Eu~(3+)、Tb~(3+)摻雜ZnO QD薄膜的發(fā)光器件的封裝制作。實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了Eu~(3+)和Tb~(3+)的均勻摻入,并且摻雜使得ZnO薄膜的結(jié)晶情況得到改善,晶粒尺寸進(jìn)一步減少,薄膜的PL譜在紫外發(fā)光峰出現(xiàn)藍(lán)移,在可見(jiàn)區(qū)域出現(xiàn)了紅移。器件的I-V表明摻雜的薄膜器件具有正向?qū)ê驼魈匦?在恒定電流下可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的黃綠光發(fā)射。器件中的稀土摻雜的發(fā)光峰也被檢測(cè)到,表明Eu~(3+)和Tb~(3+)摻入ZnO中成為發(fā)光中心。最后,對(duì)各個(gè)薄膜樣品進(jìn)行了退火測(cè)試,PL表明未摻雜以及摻雜的ZnO QD薄膜樣品在退火后可見(jiàn)光區(qū)域發(fā)光驟減,紫外發(fā)光也隨之降低,進(jìn)行發(fā)光測(cè)試器件均不能實(shí)現(xiàn)發(fā)光。
【關(guān)鍵詞】：ZnO 量子點(diǎn) 稀土摻雜 溶膠凝膠 發(fā)光器件 光電特性
【學(xué)位授予單位】：廣西大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TN304.21;O484
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-21
• 1.1 引言11-13
• 1.2 ZnO納米材料概述13-17
• 1.2.1 ZnO的結(jié)構(gòu)及特性13-15
• 1.2.2 ZnO的本征點(diǎn)缺陷及光電性質(zhì)15-17
• 1.3 ZnO QD概述17-19
• 1.4 稀土摻雜ZnO納米晶概述19-21
• 第二章 實(shí)驗(yàn)制備及分析方法21-27
• 2.1 ZnO的制備方法21-24
• 2.1.1 磁控濺射法21
• 2.1.2 金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積法21-22
• 2.1.3 水熱法22-23
• 2.1.4 溶膠凝膠法23-24
• 2.2 實(shí)驗(yàn)分析方法24-27
• 2.2.1 掃描電子顯微鏡分析(SEM)24-25
• 2.2.2 光致發(fā)光光譜分析(PL)25
• 2.2.3 電致發(fā)光光譜(EL)25-26
• 2.2.4 電流—電壓特性(I-V)26-27
• 第三章 ZnO QD的制備及其光電性能研究27-46
• 3.1 引言27
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分27-31
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備27-28
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)藥品28
• 3.2.3 ZnO QD薄膜及器件的制備過(guò)程28-31
• 3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析31-44
• 3.3.1 ZnO QD薄膜形貌及PL性能表征31-38
• 3.3.2 ZnO QD器件的I-V與EL特性38-43
• 3.3.3 退火對(duì)ZnO QD薄膜的影響43-44
• 3.4 本章小結(jié)44-46
• 第四章 稀土La~(3+)\Eu~(3+)\Te~(3+)摻雜ZnO QD的薄膜制備及其光學(xué)性能研究46-71
• 4.1 引言46-47
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分47-49
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備47
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)藥品47-48
• 4.2.3 稀土摻雜ZnO QD薄膜的制備48-49
• 4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析49-68
• 4.3.1 ZnO QD：La~(3+)的薄膜形貌以及PL特性49-56
• 4.3.2 ZnO QD：La~(3+)器件的I-V與EL特性56-58
• 4.3.3 ZnO QD：Eu~(3+)的薄膜形貌以及PL特性58-61
• 4.3.4 ZnO QD：Eu~(3+)器件的I-V與EL特性61-63
• 4.3.5 ZnO QD：Tb~(3+)的薄膜形貌以及PL特性63-65
• 4.3.6 ZnO QD：Tb~(3+)器件的I-V與EL特性65-67
• 4.3.7 退火對(duì)稀土摻雜ZnO薄膜的影響67-68
• 4.4 本章小結(jié)68-71
• 第五章 總結(jié)與展望71-74
• 5.1 研究總結(jié)71-72
• 5.2 工作展望72-74
• 參考文獻(xiàn)74-84
• 致謝84-85
• 攻讀碩士期間發(fā)表論文情況85

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

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  本文關(guān)鍵詞：稀土摻雜ZnO納米光電材料的制備及光電特性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：451000