釔離子增強ZnO納米材料紫外發(fā)射強度的應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于半導(dǎo)體材料領(lǐng)域，具體設(shè)及錠離子用來增強ZnO納米材料的紫外發(fā)射 強度的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 信息產(chǎn)業(yè)正逐漸從微電子時代進入光電子時代和光子時代。其中光電子材料是光 電產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)，在光電子材料中，寬禁帶半導(dǎo)體在短波長發(fā)光器件、海底光通信、光催化、高 密度存儲等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。寬帶隙半導(dǎo)體材料如化Se和GaN近年一直活躍在最前 沿。最近，另一種寬帶隙半導(dǎo)體材料氧化鋒狂nO)也同樣引起人們的關(guān)注。
[0003] ZnO作為一種新型的第S代半導(dǎo)體材料，是重要的II-VI族半導(dǎo)體氧化物，也是一 種具有壓電和光電特性的直接帶隙寬禁帶半導(dǎo)體材料，納米ZnO具有豐富的納米結(jié)構(gòu)，該 些納米結(jié)構(gòu)往往由于尺寸小，比表面積大，微觀結(jié)構(gòu)豐富，而具有量子尺寸效應(yīng)，宏觀隧道 效應(yīng)，體積效應(yīng)，表面效應(yīng)，表現(xiàn)出許多傳統(tǒng)ZnO所不具備的特性，吸引了研究者的廣泛關(guān) 注，成為半導(dǎo)體材料領(lǐng)域的研究熱點之一。ZnO在室溫下的禁帶寬度約為3. 37eV，發(fā)射出的 光子波長處于近紫外光波段，其激子束縛能高達60meV，遠高于室溫?zé)峒ぐl(fā)所提供的離化能 26meV，使得化0的激子能夠在室溫下穩(wěn)定存在。因此，ZnO材料在室溫下或更高溫度下容 易實現(xiàn)低的激發(fā)闊值和較高效率的激光發(fā)射。此外，ZnO具有原材料資源豐富，價格低廉， 抗福射能力強，綠色環(huán)保等優(yōu)點，在藍紫光發(fā)光二極管、太陽能電池、激光器、紫外光探測器 等光電器件領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。
[0004] 因此，我們急需探索一種增強ZnO紫外發(fā)光強度的簡單工藝，而要滿足新型設(shè)備 和產(chǎn)業(yè)所需的低成本、大規(guī)模、高要求的生產(chǎn)技術(shù)仍是一項大的挑戰(zhàn)?，F(xiàn)有技術(shù)中的研究表 明Ce滲雜化0的光致發(fā)光發(fā)生紅移，化滲雜ZnO薄膜的光致發(fā)光發(fā)生藍移。
[0005] 參考文獻：
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【發(fā)明內(nèi)容】

[000引針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷和不足，本發(fā)明的研究發(fā)現(xiàn)通過調(diào)節(jié)錠的慘雜濃度能有效 的控制ZnO紫外發(fā)射強度，從而實現(xiàn)了增強ZnO紫外發(fā)光強度的目的。
[0009] 本發(fā)明的目的是該樣實現(xiàn)的：
[0010] Y3+增強ZnO納米材料紫外發(fā)射強度的應(yīng)用。
[0011] 具體的，所述的ZnO納米材料的粒徑為40~60皿。
[0012] 更具體的，將Y3+滲入ZnO納米材料中增強ZnO納米材料紫外發(fā)射強度，Y 3+占化0 納米材料的摩爾分數(shù)為1 %~9%。
[001引進一步的，將Y3+滲入ZnO納米材料中的方法為；
[0014] 將含錠化合物、含鋒化合物與巧樣酸通過溶膠凝膠法制備得到ZnO納米材料，含 鋒化合物與巧樣酸的摩爾比為1:3。
[0015] 還有，所述的錠化合物為硝酸錠，所述的鋒化合物為硝酸鋒。
[0016] 本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果如下：
[0017] (1)本發(fā)明通過改變錠的滲雜濃度，在滲雜未達到飽和狀態(tài)時，隨著錠滲雜濃度的 提高，在深能級發(fā)射強度基本保持不變的情況下，氧化鋒的紫外發(fā)射強度增加；在滲雜濃度 達到飽和濃度時，錠滲雜的氧化鋒具有最強的紫外發(fā)射強度；在滲雜濃度超過飽和濃度時， 隨著滲雜濃度的增加，錠滲雜的氧化鋒的紫外發(fā)射強度減弱。說明錠的飽和濃度滲雜氧化 鋒納米材料具有最優(yōu)的紫外發(fā)射強度。通過X射線衍射圖譜計算可知，錠滲雜氧化鋒的最 佳的飽和濃度為6. 12% ;
[001引似本發(fā)明稀±元素錠滲雜的氧化鋒納米材料的X射線衍射圖譜（見圖1)表明， 制備出的樣品是纖鋒礦結(jié)構(gòu)的氧化鋒，在錠滲雜低于飽和濃度時，沒有其它雜相存在；錠滲 雜濃度為5%的氧化的透射電子顯微鏡圖（圖3)表明，錠滲雜ZnO納米材料的形貌為粒子 狀，粒子的尺寸約為40~60nm ;錠滲雜氧化鋒納米粒子的X射線光電子能譜（圖4)和X射 線衍射圖譜（圖1)表明，錠滲雜濃度超過進入氧化鋒晶格的飽和濃度時，超過的部分是W =氧化二錠的形式存在于樣品中；光致發(fā)光譜圖（圖5)表明，在錠滲雜濃度低于飽和濃度 時，氧化鋒納米材料在深能級發(fā)射強度基本不變的情況下，能夠有效的增強氧化鋒的紫外 發(fā)射強度，當(dāng)錠滲雜達到飽和濃度時，氧化鋒具有最強的紫外發(fā)光，當(dāng)錠滲雜超過飽和濃度 時，氧化鋒的紫外發(fā)射強度減弱；UVz,,,_A0/UVzn0和UV/DLE隨著錠滲雜濃度變化的函數(shù)關(guān) 系（圖6)表明，錠滲雜濃度為7%時，滲雜后的氧化鋒納米材料的紫外發(fā)射強度是未滲雜氧 化鋒紫外發(fā)射強度的9倍，此外，錠滲雜濃度為7%時，氧化鋒紫外和可見光強度的比值最 大為32。
[0019] (3)本發(fā)明溶膠凝膠法具有操作簡單，成本低，反應(yīng)容易進行，所需溫度低等特點， 便于大規(guī)模生產(chǎn)，僅通過改變稀上元素錠的滲雜濃度就可W實現(xiàn)氧化鋒的紫外發(fā)射強度增 加，該種簡單有效的能夠增強紫外發(fā)射的方法，有望推動超敏感紫外探測器在光學(xué)傳感器 和光連接設(shè)備等方面的發(fā)展。
【附圖說明】
[0020] 圖1是實施例一到六的氧化鋒納米粒子的X射線衍射圖譜，右上角插圖為實施例 六的氧化鋒納米粒子的X射線衍射圖譜的放大圖；
[0021] 圖2是實施例一到六的氧化鋒納米粒子的晶格常數(shù)C及半峰寬函數(shù)關(guān)系圖；
[0022] 圖3是實施例四的氧化鋒納米粒子的透射電子顯微鏡圖；
[0023] 圖4是實施例四的氧化鋒納米粒子的X射線光電子能譜圖；
[0024] 圖5是實施例一到六的氧化鋒納米粒子的室溫光致發(fā)光譜圖；
[0025] 圖6是實施例一到六的氧化鋒納米粒子與未滲雜錠離子的氧化鋒納米粒子的紫 外發(fā)射強度的比和實施例一到六的氧化鋒納米粒子的紫外與可見光發(fā)射強度比的函數(shù)關(guān) 系曲線圖。
[0026] W下結(jié)合說明書附圖和具體實施式對本發(fā)明做具體說明。
【具體實施方式】
[0027] 本發(fā)明的目的旨在提供一種增強ZnO紫外發(fā)射強度的可控生長工藝，主要是采用 溶膠凝膠法，將不同濃度的錠滲雜進入ZnO納米材料，通過調(diào)節(jié)錠的滲雜濃度有效的控制 ZnO紫外發(fā)射強度，克服了現(xiàn)有技術(shù)的缺點和困難，該種簡單有效的能夠增強紫外發(fā)射的方 法，有望推動超敏感紫外探測器在光學(xué)傳感器和光連接