改性氧化硅基发光材料及其发光机理研究

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1、合肥工业犬学博土论文改性氧化硅基发光材料及其发光机理研究摘要Si02具有良好的化学稳定性和热稳定性，与硅半导体材料良好的界面结合，在催化剂载体、介质层材料以及硅基光电子材料等领域具有广泛的应用。进一步研究光学性能发现SiO：中存在着多种具有强紫外吸收及良好发光性能的光活性缺陷中心，这使得SiO：在光学领域具有良好的应用前景。通过阳离子掺杂及阴离子修饰可获得具有良好发光性能的氧化硅基发光材料，对其发光机理的研究不仅具有重要得理论意义而且具有重要的应用价值。本文首先采用溶胶一凝胶法制备了未掺杂的纳米SiO，，对不同温度、气氛下热处理后材料的光致发光性能进

2、行了研究，实验结果表明，较低熟处理温度下未掺杂纳米Si02中主要存在发光峰值位于344nm紫外发光，而经高温下H2气氛中熟处理的纳米Si02在385nm和400nm处存在强烈发光，并在长波方向存在～系列发光峰。在稳定溶胶一凝胶法制备纳米Si02的基础上，通过化学掺杂手段制各cu”和ce”离子掺杂的纳米Si02，分析了掺杂纳米SiO：的光吸收和光致发光性能。不同的Cu2+和ce”离子掺杂浓度可显著改变344nm紫外发光峰的强度，较低的掺杂浓度可增强发光，较高的掺杂浓度则降低发光强度甚至产生发光淬灭。除了344nm发光外，ce”离子掺杂纳米Si02中还存

3、在低温热处理条件下的355nm发光带和高温热处理条件下的450nm宽带发光，这两个发光带皆起源于处于不同微结构中的ce”离子的5d一4f电子跃迁。由于ce”离子的5d激发态很容易受到基体环境的影响，本文采用化学共掺杂和气氛控制的手段对ce”离子掺杂纳米Si02进行S。、CI‘和F‘离子掺杂。发现阴离子可明显改变材料的发光波长和发光强度，其中经900。C氯化处理，ce”离子掺杂纳米Si02的发光峰由445nm偏移至390nm，强度增强近20倍，并且这种发光波长和强度的变化具有可逆性。关键词：纳米Si02；光致发光；阳离子掺杂：阴离子修饰台肥}业人学博}

4、．论文ModifiedSilica—BasedLuminescenceMaterialsandtheirLuminescenceMechanismsABSTRACTSilicawaswidelyusedinthefieldofcatalyzercarrier,mediummaterial，andbufferlayerforsilicon-basedphotoelectronicmaterialsduetoitsexcellentchemicalandthermalstabilities，aswelIasitsgoodcombinationwithsi

5、licon．Manystudiesontheopticalpropertyofsilicahaveshownthattherearemanyoptic—activedefectcenterswithexcellentUVabsorptionandluminescenceinsilica．Itissignificantandimportanttofurtherstudytheluminescencepropertyandluminescencemechanismofsilica·basedmaterialsmodifiedwithvariouscati

6、onandaniondopants．Thenano—sizedsilicawassynthesizedbySol—Gelmethod，andtheluminescencepropertiesofsitieasamplesheat-treatedatdifferenttemperaturesandindifferentambientswereexamined．ItwasfoundthattherejSaluminescencebandat344nmafterheat．treatedatlowertemperature．Therearetwolumine

7、scencebandswithalongtailtowardthedirectionoflongwavelengthinthesilicasampleheat—treatedinH2ambientathighertemperature．Onthebaseofstablepreparationofnano—sizedsilica．Cu2+andCe3+cationswerechemicallydopedintosilicananoparticles，andtheiropticalabsorptionandluminescencepropertieswe

8、reanalyzed．Theintensityofluminescencebandat344nmchange