镁掺杂ZnO_SiO2复合材料的激发光谱研究.docVIP

 镁掺杂 ZnO/SiO2复合材料的激发光谱研究# 洪建和* （中国地质大学（武汉）材料与化学学院，武汉 430074） 摘要：将 ZnO 与其他材料复合是调制材料的发光特性一种有效的方法。作者前期工作已发现调节 Zn、Si、 Mg 的比例，可改变 Mg 掺杂 ZnO/SiO2 复合材料的发射光颜色。本文采用溶液燃烧合成法制备了 ZnO、 Zn0.9Mg0.1O、Zn0.9Mg0.1O:0.1SiO2、Zn0.9Mg0.1O:0.2SiO2 和 Zn0.8Mg0.2O:0.2SiO2等样品，并对其荧光 激发光谱进行了高斯分峰拟合。所有样品中都存在分别位于 3.1eV、3.3eV、3.45eV 和 4.0eV 等 4 个激发峰， 对应 4 种不同的荧光激发机制。在纯 ZnO 和掺镁 ZnO 中，以低能的两个激发峰为主，而在 SiO2复合样品中， 高能的两个激发峰强度明显增强，可能是 SiO2复合样品能调控发射波长的原因所在。 关键词：复合材料; 发光材料；化学合成；荧光；氧化锌 Excitation spectra of Mg-doped ZnO/silica composites HONG Jianhe (Faculty of Materials Science and Chemistry, China University of Geosciences, Wuhan 430074) Abstract: It is an effective method of adjusting the luminescence properties of ZnO to prepare composite materials. The authors previous work shows that adjusting the proportion of Zn, Si and Mg can change the emission color of Mg-doped ZnO/SiO2 composites. In this paper, samples ZnO, Zn0.9Mg0.1O, Zn0.9Mg0.1O: 0.1SiO2, Zn0.9Mg0.1O: 0.2SiO2 and Zn0.8Mg0.2O: 0.2SiO2 were prepared by a solution combustion synthesis, and each excitation spectrum was fitted through 4 Gaussian peaks fitting. All samples present four excitation peaks located at about 3.1eV, 3.3eV, 3.45eV and 4.0eV, corresponding to four different excitation mechanisms. In the pure ZnO and Mg-doped ZnO samples, the two low-energy excitation peaks are dominant, while the intensities of the two high-energy excitation peaks in the SiO2 composite samples are significantly enhanced, which may be the reason why the emission wavelength of the SiO2 composite sample can be regulated. Key words: composite materials; optical materials; chemical synthesis; luminescence; ZnO 0 引言 ZnO 作为一种备受瞩目的宽禁带(3.37eV)直接能隙半导体，极高的激子结合能 (60meV) 使得它成为室温发光应用一种很有潜力的候选材料[1]。ZnO 在紫外、蓝绿、黄红等波段都观 察到发光，一般认为紫外荧光是激子直接复合发光，可见荧光由 ZnO 晶体的缺陷或杂质引 起。 ZnO 纳米晶的发光比体相材料显著增强，而且由于表面/体相的比例增加，表面态和界 面态对其发光性质的影响变得显著，因此将纳米 ZnO 与其他材料复合成为调制材料的发光 特性一种有效的方法。在 ZnO-SiO2 复合体系中已经观察到紫外发光显著增强[2]，可见光发 射波长连续可调[3]，强紫光发射[4]，ZnO 与稀土离子间的能量传输[5]，白光发射[6]等。 作者已采用基于溶液的方法制备了 Mg 掺杂 ZnO/SiO2 复