无定型SiO2对纳米ZnO缺陷发光的辅助增强效应研究
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O614.241

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国家自然科学基金(60877029,60977035,60907021,10904109);天津市自然科学基金(11JCYBJC00300,09JCYBJC01400);天津市高等学校科技发展基金计划(20071207);科技创新体系及条件平台建设计划项目“发光材料的制备与性能”(10SYSYJC28100);发光与光信息技术教育部重点实验室开放基金(2010LOI0,2010LOI11)资助项目


Auxiliary enhancement for defect luminescence of nano-ZnO with assistance of amorphous SiO2
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    摘要:

    利用正硅酸乙酯水解后的无定型SiO2网络结构,合成了不同尺度的纳米ZnO。X射线衍射(XRD)谱显示,当正硅酸乙酯的量从0ml增加到5ml,ZnO的粒径从14.6nm减小到1.9nm;光致发光(PL)光谱显示,发射峰位从560nm蓝移到510nm,发射强度明显增强。利用紫外-可见(UV-VIS)吸收光谱、PL光谱以及能级结构分析,我们认为,纳米ZnO随尺度下降所产生的发光增强来源于无定形SiO2所抑制的ZnO表面非辐射跃迁过程以及二者之间的再吸收过程;此外,纳米ZnO尺度的下降,使得其表面的光生电子和晶格内部的O空位(Vo)之间的距离减小,提高了辐射跃迁的几率也是获得高荧光效率的可能原因。

    Abstract:

    Nano-ZnO samples with different sizes were synthesized in the amorphous SiO2 network by hydrolysis of tetraethyl orthosilicate(TEOS).X-ray diffraction(XRD) patterns reveal that the average size of nano-ZnO decreases from ~14.6 nm to 1.9 nm with the increase of TEOS amount.Photoluminescence(PL) spectra in the visible region show that the peak position presents blue-shift from ~560 nm to 510 nm and the emission intensity is significantly enhanced.From analysis of ultraviolet-visible(UV-VIS) absorption spectra,PL spectra and energy-level structure of nano-ZnO and amorphous SiO2,we find that the luminescence enhancement is due to association with the surface bonding on ZnO,which inhibits non-radiative transition process and the reabsorbed process between nano-ZnO and amorphous SiO2.In addition,the reduced distance between photo-induced electrons at nano-ZnO surface and internal oxygen vacancies enhances the radiative transition probability and then the luminescent intensity when the average particle size decreases.

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    引证文献
引用本文

牛喜平,徐建萍,张晓松,程晓曼,罗程远,李开祥,李岚.无定型SiO2对纳米ZnO缺陷发光的辅助增强效应研究[J].光电子激光,2012,(8):1509~1512

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