过渡金属Ni、Mn掺杂纳米ZnO的制备及性能研究

来源 :河北师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:samsam1005
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
ZnO作为一种宽带隙半导体材料,具有比较高的激子束缚能(60meV)和禁带宽度(3.37eV)。ZnO优异的热稳定性和灵活性使得其在光电探测器、气体传感器、生物传感器、太阳能电池、陶瓷等方面的潜在应用很广泛。向宽禁带半导体材料中引入过渡金属元素,可以明显改变ZnO的光学、电性和磁学性质。Ni和Mn属于第ⅧB族过渡金属,具有丰富的电子和与Zn2+近似的离子半径,很容易进入到ZnO的晶格中,进而对基体材料的性能进行调控。本文采用沸腾回流法成功制备了Ni掺杂、Mn掺杂和Ni、Mn共掺杂纳米粉体,利用XRD、FESEM、EDS和XPS等表征手段分析了掺杂样品的结构、形貌,以及掺杂元素在ZnO晶格中的化学价态;利用紫外-可见吸收光谱(UV-vis)和光致发光光谱(PL)进而研究了样品的光学性质;对样品进行了室温铁磁性能分析(FTFM),探究了掺杂样品的磁性质。1.采用沸腾回流法制备了Ni掺杂(Ni:ZnO)纳米粉体,考察并确定了合成的最佳实验参数。研究了不同掺杂浓度的Ni:ZnO样品的结构、形貌、光学和磁学性质。结果表明,Ni以Ni2+的形式存在于ZnO的晶格中,导致衍射峰红移,晶胞参数减小,但是ZnO的六方纤锌矿结构没有改变。掺Ni后,样品的形貌由纺锤体结构变为棒状,长度和直径略微增大。Ni:ZnO样品的最大吸收波长红移,紫外发光峰没有明显的变化;由于氧空位缺陷(VO)浓度的减少和非辐射过程的增加,导致500650nm的绿光强度减弱甚至猝灭。3mol%Ni:ZnO样品表现出室温铁磁性,是由于束缚磁极子的形成;掺杂浓度较大时,样品呈现顺磁性,是由相互靠近的Ni2+-Ni2+产生反铁磁性耦合所致。2.采用沸腾回流法制备了Mn掺杂ZnO(Mn:ZnO)纳米粉体,研究了不同掺杂浓度样品的结构、形貌、光学和磁学性质。结果表明,在Mn:ZnO中Mn元素以+2价态存在。掺杂后样品的形貌发生了明显的变化,由长约600nm、直径200nm的纺锤形变为粒径200nm的六方状小颗粒。Mn2+进入到ZnO的晶格中,引起强烈的sp-d交换,使得样品的禁带能量降低,最大吸收波长红移。掺杂样品在383nm处的紫外发光峰没有明显变化,位于500650nm范围的绿色发光射强度减弱,位于450nm处的一蓝光发射峰增强。掺杂浓度为1mol%的样品表现出微弱的铁磁性,随掺杂浓度的增大,样品的铁磁性受压制,顺磁性加强。3.采用沸腾回流法制备了不同掺杂浓度的Ni、Mn共掺杂(Ni:Mn:ZnO)纳米粉体。结果表明,共掺杂后样品的形貌,由颗粒较大的纺锤形逐渐过渡为短小的棒状和颗粒状结构。各样品在383nm处均有一较强的紫外发光峰,纯ZnO有一强度较弱的绿色发射峰,随掺杂浓度的增大,绿色发光峰的减弱甚至猝灭。0.5mol%的样品表现顺磁性。
其他文献
<正> 八年级题1:1.792升(标况)的一氧化碳、甲烷和氧的混和物,在量热器中燃烧时,放出13.683千焦热。若向燃烧产物中再加一定量的氢使其燃尽,可再得9.672千焦热。已知由单质生
"思维课"以大自然为课堂和教材,引领儿童探索自然现象,实现了以发展儿童思维为主的多重目标。它所蕴涵的丰富教育思想,为认识我国基础教育改革提供了重要的视角。
随着社会的发展与进步,当今外语教师所肩负的任务也越来越多样化。20世纪70年代,计算机开始介入教育领域,特别是计算机与外语教学的紧密联系,即计算机辅助语言教学(Computer
目的分析影响慢性阻塞性肺疾病患者远期预后的危险因素。方法通过前瞻性的调研方法,设计《影响COPD患者远期预后相关因素调研表》,由专业护士对出院后6个月的复查患者进行随
本文利用碱对硅藻土进行了改性处理,并考察了长白山硅藻土和改性硅藻土经不同温度热处理后结构的变化过程。利用不同比例的高岭土和硅藻土通过原位晶化方法合成NaY分子筛,采
<正>(2008年3月25日)这次廉政工作会议,是新一届国务院组成后召开的第一个全国性重要会议。主要任务是,贯彻党的十七大、十七届二中全会、中央纪委十七届二次全会和胡锦涛总
智能快递盒被视为快递最后一百米的高级终端,其能提供24小时的自动取件功能,正因为他这种便捷的应用功能和电商迅速发展带来的广阔的市场前景,因而受到了各地政府的重视与支
设计了一种基于FPGA的RGB-LED双轴旋转球面显示方案。设计中利用视觉暂留原理进行了相关的数学建模与验证。系统通过Verilog HDL编程,合理运用FPGA的内部资源,结合LED驱动、A
目的:社区获得性肺炎(CAP)是全球高发病率和高病死率的主要原因。合并慢性阻塞性肺疾病(COPD)对CAP患者在预后等许多方面的影响目前仍存在争议。本研究主要通过比较合并和未