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1、2010年2月吉林师范大学学报(自然科学版)№.1第1期JournalofJilinNormalUniversity(NaturalScienceEdition)Feb.20102+ZnS:Mn纳米棒的结构及光学性能研究1,231113刘洋,曹建,冯博,杨艳婷,杨景海(1.吉林师范大学物理学院,吉林四平136000;2.江苏大学材料科学与工程学院,江苏镇江212013;3.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033)2+摘要:利用一步溶剂热的方法合成六角结构的ZnS以及ZnS:
2、Mn纳米棒.通过XRD,SEM,PL,UV2VIS等测试手段对样品结构和光学性能进行表征.结果表明所合成的纳米棒尺寸在10～15nm.锰的发射峰(4T126A1跃迁)位在589nm.2+关键词:溶剂热;ZnS:Mn;光致发光中图分类号:TN3文献标识码:A文章编号:1674238732(2010)0120013203的上转换发光效率,可以作为重要的光电子器件材0引言料.但稀土离子的离子半径较大,和通常的氧化物或溶剂热法是在水热法的基础上发展起来的,指硫化物有较大差别,因此要实现有效的掺杂较困难.
3、密闭体系如高压釜内,以有机物或非水溶媒为溶剂,本文利用溶剂热法在乙二胺和水的混合溶剂中合成2+在一定的温度和溶液的自生压力下,原始混合物进了六角结构的的ZnS:Mn纳米棒并对其结构和光行反应的一种合成方法.我们利用溶剂热的方法在学性能进行研究.2+低温合成了六角结构的ZnS以及ZnS:Mn纳米棒,1实验并对其光学性能进行研究.一维的半导体纳米结构,例如纳米棒,纳米线,1.1样品合成纳米带等,具有二维限域的结构,在紫外发光二级我们利用硝酸锌,硝酸锰,硫脲为原料,乙二胺管,平板显示器,电致发光器件以
4、及红外窗口等方面和水为溶剂,在180℃的温度下反应12h合成了直[123]起着重要的作用.掺杂型一维半导体指的是在单径在2～10nm范围的纳米棒.具体的合成过程见我[8]纯的半导体内部引入过渡金属离子或稀土离子杂质们以前的研究工作.形成的复合型半导体材料,通常引入的杂质离子是1.2样品测试少量或微量的,一般不改变母体半导体的晶体结构.采用日本理学D/max22500/PC型转靶X射线衍掺杂进入母体半导体晶格的杂质离子会产生新的电射仪进行结构研究,测量时角度范围为20°～80°,步子能级或对母体的
5、电子能级产生微扰,形成新的电长0.02°,停留时间为0.2s,Cu靶,管流200mA,管子-空穴复合中心,从而使掺杂型半导体具有全新压40kV.采用英国Reinshaw公司生产的共聚焦显微的光学性质.大多数的掺杂型半导体都具有较强的拉曼2荧光光谱仪(He2Cd激光器,波长325nm)和日荧光发射,是重要的磷光体材料,在显示器件中有广本岛津公司生产的UV23101PC型紫外可见近红外分泛的应用.目前大部分研究工作集中于Mn掺杂Ⅱ2光光度计对样品的发光特性进行研究.利用日本理Ⅵ族半导体纳米粒子上,其
6、余关于Ag、Cu、Co和稀学S2570型扫描电子显微镜对样品的形貌进行分[427]土离子掺杂的研究也有报道.稀土离子掺杂半导析.体纳米晶的研究也是人们较关注的方向,由于稀土3+2+3+2+2结果与讨论离子如Tb、Sm、Eu/Eu等具有较丰富的能级2+结构,往往能发射多种颜色的荧光,尤其是具有较高图1为ZnS和ZnS:Mn(1%)纳米棒的X射线收稿日期:2009212222基金项目:国家自然科学基金项目(60878039),四平市科技局项目(四科合字第2008012号)第一作者简介:刘洋(1980
7、2),男,吉林省四平市人,现为吉林师范大学物理学院讲师,在读博士.研究方向:磁性材料.3通讯作者:杨景海(19602),男,吉林省东丰县人,教授,博士生导师.研究方向:半导体材料的制备、表征及光学性能研究.·13·电子衍射图,从图中可以看出所合成出来的纳米棒为六角结构.我们并没有发现与锰有关的化合物的存在,这不仅排除了杂相存在的可能性,同时也说明锰离子掺杂进入了硫化锌的晶格当中.(a)ZnS(b)ZnS:Mn2+(1%)纳米棒图3样品的紫外可见吸收谱图中可以看到锰的黄光发射(586nm).Soo
8、klal等[9]人曾对不同锰离子的掺杂位置的发射谱图进行过(a)ZnS(b)ZnS:Mn2+(1%)纳米棒研究,他们发现如果锰离子掺杂到硫化锌的晶格中,图1样品的X射线电子衍射图那么就会发现锰的黄光发射,如果锰离子分散在硫图2为Zn0.99Mn0.01S纳米棒的扫描电镜图.从化锌的表面,只能观察到紫外区域的发射.和我们的图中可以看出,Zn0.99Mn0.01S的直径为10～15nm,棒实验结果作比较,说明锰离子取代了锌离子掺杂到的表面光滑,结晶程度好.了硫化锌的晶格中.这个结果也与前面的XRD测
