改性氧化硅基發(fā)光材料及其發(fā)光機理研究.pdf

1、SiO2具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，與硅半導(dǎo)體材料良好的界面結(jié)合，在催化劑載體、介質(zhì)層材料以及硅基光電子材料等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。進一步研究光學(xué)性能發(fā)現(xiàn)SiO2中存在著多種具有強紫外吸收及良好發(fā)光性能的光活性缺陷中心，這使得SiO2在光學(xué)領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。通過陽離子摻雜及陰離子修飾可獲得具有良好發(fā)光性能的氧化硅基發(fā)光材料，對其發(fā)光機理的研究不僅具有重要得理論意義而且具有重要的應(yīng)用價值。 本文首先采用溶膠-凝膠法制備了未

2、摻雜的納米SiO2，對不同溫度、氣氛下熱處理后材料的光致發(fā)光性能進行了研究，實驗結(jié)果表明，較低熱處理溫度下未摻雜納米SiO2中主要存在發(fā)光峰值位于344nm紫外發(fā)光，而經(jīng)高溫下H2氣氛中熱處理的納米SiO2在385nm和400nm處存在強烈發(fā)光，并在長波方向存在一系列發(fā)光峰。在穩(wěn)定溶膠-凝膠法制備納米SiO2的基礎(chǔ)上，通過化學(xué)摻雜手段制備Cu2+和Ce3+離子摻雜的納米SiO2，分析了摻雜納米SiO2的光吸收和光致發(fā)光性能。不同的Cu2

3、+和Ce3+離子摻雜濃度可顯著改變344nm紫外發(fā)光峰的強度，較低的摻雜濃度可增強發(fā)光，較高的摻雜濃度則降低發(fā)光強度甚至產(chǎn)生發(fā)光淬滅。除了344nm發(fā)光外，Ce3+離子摻雜納米SiO2中還存在低溫?zé)崽幚項l件下的355nm發(fā)光帶和高溫?zé)崽幚項l件下的450nm寬帶發(fā)光，這兩個發(fā)光帶皆起源于處于不同微結(jié)構(gòu)中的Ce3+離子的5d-4f電子躍遷。 由于Ce3+離子的5d激發(fā)態(tài)很容易受到基體環(huán)境的影響，本文采用化學(xué)共摻雜和氣氛控制的手段對C