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Sm~(3+)、Eu~(3+)掺杂SiO_2纳/微米材料的制备及其发光性能研究

宋禹昊  
【摘要】:近年来,稀土掺杂二氧化硅纳米材料引起了人们越来越多的兴趣,稀土掺杂二氧化硅不仅可以提高其自身的发光强度,而且可以拓展材料在发光领域的应用。Sm~(3+)是一种重要的稀土氧化物离子材料,使得它在太阳能电池、纳米电子、半导体玻璃、生物化学传感器和纳米磁体中有潜在的应用,而Eu~(3+)也是稀土掺杂纳米发光材料研究与制备的重要离子。本文利用热蒸发法制备了不同稀土离子掺杂下SiO_2纳/微米材料,主要内容和结果如下:1.利用热蒸发法制备Sm~(3+)掺杂的SiO_2纳/微米材料,探究其不同沉积温区生长的结构,研究发现随着生长温度的降低,产物直径增大,生长形貌由锥形纳米棒变为微米棒和微米颗粒,光学性能探究发现在PL图谱中出现Sm~(3+)特征峰位。然后针对不同Sm~(3+)掺杂比例的SiO_2纳/微米材料,通过SEM、XRD测试手段探究了制备材料的形貌与结构的变化;通过UV、PL测试手段探究生长SiO_2纳/微米材料的光学性能,对比发现随着掺杂浓度的增加,由于高浓度的猝灭效应导致Sm~(3+)特征发光峰变少,发光强度降低。2.利用热蒸发法制备Eu~(3+)掺杂SiO_2微米材料,对制备的SiO_2微米线/微米颗粒的形貌、结构、发光等方面进行探究,测试结果表征出随着温度的降低,样品沉积微米颗粒减少,微米团聚物沉积密度减小。UV显示在3.98 eV(288 nm)与3.25 eV(373 nm)处光吸收分别来自Eu~(3+)和SiO_2中的氧缺陷。在PL谱图中显示了Eu~(3+)特征激发峰位,证实了材料掺杂元素为Eu~(3+)。


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