无机纳米材料光电特性及应用研究

论文摘要

近年来,具有表面效应和小尺寸效应的纳米材料所具有的光电性能备受重视,以期应用于微电子、高能激光、生物标签以及大面积显示等等。我们从低温、低成本、易控制、环境友好型的制备技术出发,合成出无机纳米材料,从而研究纳米金属氧化物的电学性能和纳米掺稀土化合物的光学性能,并采用扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、荧光光谱（PL）、X射线衍射（XRD）、红外光谱（FTIR）、拉曼光谱（Raman）和Keithley 4200等对合成的纳米材料结构、光电性能进行测试和表征。全文的主要创新结果如下：1、采用水热法成功生长出了形貌均匀,直径约500纳米、长度可超过20微米的ZnO棒,表征结果显示ZnO纳米棒有少量的晶格缺陷,例如氧空位等,同时给出ZnO生长机理;2、利用介电电泳法制备ZnO基纳米元器件。通过ZnO纳米棒的过滤、A1对电极的制备和介电电泳过程来搭建确定数目的ZnO纳米棒,制备出ZnO基元器件,测试表明ZnO基元器件具有良好的电性能。最后给出介电电泳的原理；3、在室温下采用pH循环法制备出分散性好、长约60nnm、宽约20nm的掺钕氟磷酸锶纳米材料。实验过程中,pH变化的幅度、每个pH阶段反应的时间和pH循环的次数对于氟磷酸锶的制备起非常关键的作用。同时考察退火温度对掺钕氟磷酸锶材料晶体形貌、结构以及光学性能的影响。结果显示,随着退火温度的升高,样品的荧光性能大幅度提高,并且在700℃高温退火后的样品荧光寿命高达330μs,比一些Sr5（PO4）3F:Nd3+晶体的荧光寿命还要高,这些都说明所制备氟磷酸锶纳米材料是很好的荧光主体材料。最后分析了pH循环法的制备机理；

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 纳米材料的兴起与发展
• 1.2 纳米材料的分类和基本特性
• 1.3 纳米材料的制备方法
• 1.3.1 固相法
• 1.3.2 气相法
• 1.3.3 液相法
• 1.4 纳米材料的应用
• 1.5 本论文的研究目的与内容
• 第二章 ZnO纳米器件介电电泳组装
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 原料与试剂
• 2.2.2 仪器
• 2.2.3 实验过程
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 纳米ZnO形貌、光谱分析及生长机理
• 2.3.2 纳米ZnO基元器件及其电学性能分析
• 2.3.3 介电电泳原理
• 2.4 本章小结
• 第三章 掺钕氟磷酸锶纳米粒子的制备
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 原料与试剂
• 3.2.2 表征仪器
• 3.2.3 实验
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 样品的结构与形貌分析
• 3.3.2 样品的光学性能分析
• 3.3.3 pH循环法反应机理分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 结束语
• 参考文献
• 硕士研究生期间发表论文及专利情况
• 致谢