稀磁半導體是在傳統(tǒng)半導體的基礎上,引入磁性原子,使之具有鐵磁性。以此,可以同時利用電子的電荷和自旋兩種屬性。Mn原子以獨特的3d5電子結構在稀磁半導體中占有重要地位。本論文旨在研究Mn2+摻雜ZnSe/ZnS（Zn1-xMnxSe/y ZnSe/z ZnS）核/殼結構納米晶的磁學和光學性質(zhì),從能級的角度研究磁學與光學性質(zhì)的關系,建立系統(tǒng)定量的發(fā)光模型。我們首先合成了發(fā)光壽命單指數(shù)衰減的Mn2+摻雜ZnSe/ZnS（Zn1-xMnxSe/y ZnSe/z ZnS）納米晶,其內(nèi)部的Mn2+離子之間的磁相互作用是單分散的。合成策略采用共成核摻雜方法,摻雜劑離子和納米晶核主體材料陽離子共同加入到溶液中,在高活性陰離子前體的作用下,調(diào)整陰離子前體和陽離子前體的比例,使摻雜劑離子在晶格中均勻分布。隨后再外延生長ZnSe/ZnS兩種殼層增加穩(wěn)定性。該種方法合成的摻雜納米晶,結晶度高、穩(wěn)定性好、表面缺陷少、發(fā)光量子產(chǎn)率高。摻雜劑在納米晶核內(nèi)部,配位環(huán)境一致,不同Mn2+含量的樣品之間只有磁交換作用的強度不同,為磁性性質(zhì)和光學性質(zhì)的研究提供了單一變量。以磁學測量和電子順磁共振光譜（EPR）為手段,研究變... 

【文章來源】：浙江大學浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：164 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 摻雜概述
        1.2.1 摻雜對半導體性質(zhì)的調(diào)控
        1.2.2 過渡金屬（含有未填滿d軌道電子）摻雜
2+的特性">        1.2.3 摻雜Mn²⁺的特性
2+摻雜半導體納米晶的光學性質(zhì)">    1.3 Mn²⁺摻雜半導體納米晶的光學性質(zhì)
2+在半導體中的能級位置及躍遷機制">        1.3.1 Mn²⁺在半導體中的能級位置及躍遷機制
2+發(fā)光的影響">        1.3.2 主體能級位置對Mn²⁺發(fā)光的影響
2+的能量轉(zhuǎn)移過程">        1.3.3 激子-Mn²⁺的能量轉(zhuǎn)移過程
2+d-d躍遷發(fā)射的發(fā)光壽命">        1.3.4 Mn²⁺d-d躍遷發(fā)射的發(fā)光壽命
2+發(fā)射的發(fā)光峰位">        1.3.5 Mn²⁺發(fā)射的發(fā)光峰位
2+發(fā)射的半峰寬">        1.3.6 Mn²⁺發(fā)射的半峰寬
2+摻雜半導體的磁學性質(zhì)">    1.4 Mn²⁺摻雜半導體的磁學性質(zhì)
        1.4.1 稀磁半導體研究現(xiàn)狀
        1.4.2 磁性分類與磁性起源
2+離子的相互作用單元">        1.4.3 摻雜體系中Mn²⁺離子的相互作用單元
2+摻雜半導體的合成現(xiàn)狀">    1.5 Mn²⁺摻雜半導體的合成現(xiàn)狀
    1.6 本論文的立題與研究意義
第二章 實驗部分
    2.1 實驗藥品與儀器
    2.2 樣品制備與處理
        2.2.1 反應前驅(qū)體的制備
2+含量的Zn_1-xMn_xSe的合成">        2.2.2 不同Mn²⁺含量的Zn_1-xMn_xSe的合成
1-xMn_xSe/ZnSe的合成">        2.2.3 Zn_1-xMn_xSe/ZnSe的合成
1-xMn_xSe/ZnSe/ZnS的合成">        2.2.4 Zn_1-xMn_xSe/ZnSe/ZnS的合成
        2.2.5 提純
        2.2.6 刻蝕
    2.3 樣品表征
第三章 合成與表征
    3.1 引言
1-xMn_xSe的合成">    3.2 Zn_1-xMn_xSe的合成
2+分布的影響">        3.2.1 羧酸含量對Mn²⁺分布的影響
2+分布的影響">        3.2.2 陰離子前體擴散對Mn²⁺分布的影響
2+分布的影響">        3.2.3 陰離子前體活性對Mn²⁺分布的影響
2+含量的單指數(shù)樣品的制備">        3.2.4 不同Mn²⁺含量的單指數(shù)樣品的制備
    3.3 ZnSe殼層的合成
        3.3.1 納米晶濃度的影響
        3.3.2 陰離子前體反應活性的影響
    3.4 ZnS殼層的合成
        3.4.1 前體引入速率的影響
        3.4.2 反應溫度的影響
    3.5 結構表征
        3.5.1 常規(guī)表征方法
2+分布的表征">        3.5.2 Mn²⁺分布的表征
    3.6 本章小結
第四章 磁學性質(zhì)研究
    4.1 引言
2+含量納米晶的ZFC/FC曲線">    4.2 不同Mn²⁺含量納米晶的ZFC/FC曲線
2+含量納米晶的EPR曲線">    4.3 不同Mn²⁺含量納米晶的EPR曲線
2+含量納米晶的M-H曲線">    4.4 不同Mn²⁺含量納米晶的M-H曲線
    4.5 本章小結
第五章 光學性質(zhì)研究
    5.1 引言
    5.2 穩(wěn)態(tài)發(fā)光
        5.2.1 三種典型樣品的常規(guī)性質(zhì)表征
2+濃度樣品的變溫發(fā)光光譜">        5.2.2 三種Mn²⁺濃度樣品的變溫發(fā)光光譜
2+含量納米晶的峰位移動和半峰寬變化的解釋">        5.2.3 低Mn²⁺含量納米晶的峰位移動和半峰寬變化的解釋
2+含量的納米晶發(fā)光峰位置隨溫度移動的解釋">        5.2.4 高Mn²⁺含量的納米晶發(fā)光峰位置隨溫度移動的解釋
2+含量的納米晶的峰位和半峰寬與殼層厚度的關系">        5.2.5 高Mn²⁺含量的納米晶的峰位和半峰寬與殼層厚度的關系
    5.3 瞬態(tài)發(fā)光光譜
2+濃度樣品不同溫度下的瞬態(tài)發(fā)光光譜">        5.3.1 三種Mn²⁺濃度樣品不同溫度下的瞬態(tài)發(fā)光光譜
        5.3.2 不同發(fā)射波長的瞬態(tài)發(fā)光光譜
        5.3.3 不同激發(fā)波長的瞬態(tài)發(fā)光光譜
        5.3.4 長成分來源于非輻射通道
    5.4 本章小結
第六章 定量模型初探
    6.1 引言
    6.2 基態(tài)和激發(fā)態(tài)能級結構
    6.3 自旋晶格弛豫與波爾茲曼分布
        6.3.1 基態(tài)的波爾茲曼分布
        6.3.2 自旋晶格弛豫
        6.3.3 激發(fā)態(tài)平衡過程
    6.4 速率方程的建立
        6.4.1 激發(fā)態(tài)速率方程
        6.4.2 高斯方程參數(shù)確定
        6.4.3 晶體場效應
        6.4.4 不同殼層厚度的擬合
        6.4.5 對發(fā)光壽命長成分的說明
    6.5 本章小結
第七章 總結與展望
參考文獻
作者簡歷及博士期間所取得的科研成果



本文編號：3150344