掺铜ZnS纳米材料的制备及光学性质.pdf

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1、第23卷第5期半导体学报VOl.23NO.52002年5月CHINESEJOURNALOFSEMICONDUCTORSMay2002=================================================================掺铜ZnS纳米材料的制备及光学性质王灵玲桑文斌闵嘉华刘引烽陈宗高樊建荣(上海大学嘉定校区材料科学与工程学院上海201800D摘要:介绍了在聚乙烯醇衬底中利用离子络合法制备未掺杂和掺铜的ZHS纳米微粒.TEM图表明ZHS纳米微粒较均匀地分布在PVA衬底上粒径在1*10Hm且具有类似体材料的立方结构.与未掺杂ZHS相比掺铜ZHS的紫外-

2、可见吸收光谱没有明显的变化;但PL光谱的发射峰却从450Hm移到了480Hm左右这可能是由于ZHS的导带和ZHS禁带中铜的能级之间的跃迁造成的.2关键词:纳米微粒;掺铜ZHS;透射电镜;光致发光PACC:7855E;7155G;6146中图分类号:O482-31文献标识码:A文章编号:0253-4177(2002D05-0484-04来掺杂的ZHS纳米材料的研究逐渐成为热点[2*7].1引言本文将报道采用离子络合法研究制备镶嵌在聚乙烯醇(pOlyViHylalcOhOl简称PVAD基体中未掺杂半导体纳米微粒显示出与体材料截然不同的特和掺Cu的ZHS(ZHS=CuD纳米微粒采用TEM和异性质

3、如量子尺寸效应~非定域量子相干效应~量XRD观测了它们的结构和形貌研究了室温下的紫子涨落和混沌~多体关联效应和非线性光学效应等.外-可见(UVD吸收光谱~光致发光(PLD光谱初步在超高速的光运算~光开关~光信息存储以及发光显探讨了PVA中ZHS=Cu纳米微粒的发光机理.示等领域具有广阔的应用前景可望成为新一代固态电子~光电子器件的新材料.2实验当前阻碍全色显示应用的主要问题是难以获得实用的蓝光.利用无机体材料制备蓝色电致发光所谓离子络合法是利用均聚极性高分子材料的器件存在着发光弱~色度不纯等问题;有机薄膜电致高分子链上的极性基团与过渡金属阳离子发生络发光器件虽然发光效率高但存在寿命短的缺点

4、.而合随后与极性基团络合的离子与硫~硒等阴离子半导体纳米材料却表现出独特的性质如量子尺寸反应生成纳米微粒.由于极性基团在高分子链上是效应这些独特的性质为制备高效率~高亮度~稳定均匀~规则分布的通过选择合适的高分子分子量和性好的蓝色电致发光器件提供了可能.适当的高分子极性基团就能得到尺寸适中的纳米1994年BharagaVa等首次报道了过渡金属离微粒.子掺杂半导体纳米微粒ZHS=MH[1]具有独特的光PVA薄膜中ZHS纳米微粒的制备技术与以前报道的在甲壳胺等薄膜中的基本相同[8]学性质并预计可能成为一种新的发光材料.掺杂纳.将一定比米材料的出现为纳米科学的研究开辟了新的领域例的CuCl2和Z

5、HCl2加入PVA水溶液中控制pH引起了广泛的重视.尤其是掺Cu的ZHS纳米材料值[89]放入超声仪中超声振荡使金属离子与PVA在蓝绿光显示方面具有潜在的应用前景.因此近年上的极性基团OH充分络合或在附近形成所谓国家自然科学基金资助项目(NO.69871017D王灵玲女1976年出生硕士研究生.研究方向为半导体纳米发光材料.桑文斌男1947年出生教授博士生导师.研究方向为微电子~光电子材料与器件.2001-09-15收到2001-12-20定稿Oc2002中国电子学会5期王灵玲等,掺铜ZnS纳米材料的制备及光学性质485的金属离子团[7]变的情况下微粒尺寸随硫化时间的延长而增大但.然后自然

6、干燥成膜.最后将负载有Zn2+离子的PVA薄膜浸入一定浓度的Na溶当时间长到一定程度比如大于1min后即使再延2S液使其硫化一定时间硫化过的薄膜再用去离子水长时间尺寸增长也并不明显.这可能是受到高分子彻底漂洗以清除薄膜上的Na+-离子然后在网络的限制作用也有可能是高分子膜上所负载的~Cl氮气气氛中自然干燥即可得到镶嵌在PVA薄膜金属Zn离子团接近耗尽所致.中的掺铜ZnS纳米微粒简单表示为ZnS=Cu/表1纳米微粒尺寸随硫化时间变化情况PVA.未掺杂的ZnS纳米微粒制备方法基本与掺铜Table1Diameterofnanoparticlesalongwiththe的类似不同的是在络合时不加入

7、掺杂剂CuCl2.timeofreactionwithsodiumsulfide利用日立800透射电子显微镜(加速电压为SampleNo.B578175kV)和D/max-1C型X射线衍射仪表征了镶嵌Sulfurationtime20s60sB0min60minNanoparticlesdiameter/nm6788.5在PVA薄膜中ZnS纳米微粒的形貌尺寸与结构.使用VarianDMS100S紫外-可见分光计表征纳米P