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陈海燕等:CdS及其稀土掺杂纳米带的制备与发光性质的研究
CdS及其稀土掺杂纳米带的制备与发光性质的研究
陈海燕ψ2,杨晓玲1,罗庇荣,刘应开1
(1.云南师范大学物理与电子信息学院,云南昆明650092;2.福建水利电力职业技术学院,福建水安366000)
摘要:采用热蒸发法制备CdS及其稀土掺杂的纳杂的纳米带(CdS:Ces+、CdS:Ert),并利用扫描电
米带(CdS:Ce+、CdS:Fr3)。利用扫描电子显微镜子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)进行表征,研
(SEM)、Ⅹ射线衍射仪(XRD)和荧光光语仪(PL)对納究各稀土掺杂对纳米带尺寸、形貌和结构的影响。利
米带的形貌、晶体结构和发光性质进行了表征和分析。用荧光光谱仪(PL)测试各纳米带的光致发光谱,研究
结果表明,所制备的纳米带的外形规则,表面光滑、平CdS纳米带的发光特性以及各稀土摻杂对纳米带发光
整,纳米带的厚度大约在20~60nm范围内;纳米带具性质的影响。
有六方结构,晶格常数a=0.414nm、c=0.671nm;CdS
纳米带的光致发光谱的谱峰位于405nm左右;CdS
2实验
Cet纳米带的光致发光谱的语峰位于523和535nm
试验在自行改造的真空管式高温实验炉中进行,
处;CdS:Er3+纳米带的光致发光谱中观察到3个强图1是该设备的示意图。刚玉管长1200mm、内径
的发光峰,分别位于525、556和582nm处
80mm,石英管的内径是65mm。把试验的原材料放在
关键词:CdS;稀土掺杂;纳米带;光致发光
坩埚中,再将坩埚放在石英管中并使原材料位于炉子
中图分类号:O472.3;0614.242文献标识码:A的高温区。试验中用于原位收集CdS纳米带的衬底
文章编号:1001-9731(2010)01-0115-03
为抛光的硅片,将其切成10mm×10mm大小,分别在
丙酮、乙醇、氢氟酸和去离子水中清洗20min,晾干后
放在石英管中距坩埚300mm处。
CdS是一种典型的Ⅱ-Ⅵ族直接带隙半导体化合
刚玉管
炉体
物,常温下禁带宽度为2.42eV,具有优异的光电转换
加热区
特性和发光性能。将CdS纳米化,能娬予这种材料异
于块材和单个分子的特殊性质。量子尺寸效应使CdS
禁带宽度变大、吸收和荧光光谱蓝移;表面效应引起进气
出气
CdS纳米粒子表面原子输运和构型的变化,同时引起
村底
表面电子自旋构象和电子能谱的变化。纳米结构的
石英管
坩埚
CdS表现出更加优异的光电性能,在发光二极管、太阳
图1管式高温实验炉示意图
能电池、光电显示器件等方面具有潜在的应用1。
Fig I Scheme of the tube furnace
Xu等利用电化学沉积的方法在有序氧化铝孔洞中
试验前先对系统抽真空,当真空度达到0.133Pa
制备了碗化镉纳米线阵列体系。Cao等们用sol-gel法时,以30ml/min的流量向系统中通入纯氮气,当气压
合成巯基乙酸修饰的六方单晶CdS纳米线阵列。Liu达到1.01×105Pa时,停止通气并保持10min,然后再
等]采用Si片做基底,用热蒸发方法制备了CdS纳米用真空泵抽真空,最后再通入纯氮气,这样重复3次排
带。K. Sreejitht?研究小组用热蒸发方法,在Ag的催尽管中的空气;再以30ml/min的流量向系统中通入
化剂作用下制备了CdS纳米带。
纯气,并保持炉内压强为2×101Pa,氮气的流向是
稀土元素具有丰富的能级和独特的4f电子壳层从高温区(蒸发区)向低温区(沉积区)。然后,将炉子
结构,使一些稀土掺杂材料成为理想的光电功能材料,加热至880℃,保温2.0h,之后使炉子自然冷却。试验
在发光显示、光通讯、光存储及激光等领域有着十分广结束后,取出衬底进行观察分析
泛的应用。由于稀土离子具有超敏跃迁,又可以作为
制备过程中对于不同的稀土掺杂时,实验步骤几
硏究物质微观环境和局域对称的荧光探针。因此,稀乎相同,只是原材料不同。制备CdS纳米带的原材料
土掺杂纳米材料的发光性质正成为发光学研究的热点为纯的CdS粉末。制备CdS:Ce+纳米带的原材料
之一。但目前还没看到有关稀土掺杂CdS纳米带的为CdS粉末和草酸铈的混合物。制备CdS:Er+纳米
报道。本文通过热蒸发的方法制备CdS及其稀土掺
基金项目:国家自然科学基金资助项目(10764005);教育部新世纪优秀人才支持计划资助项目(NCET-08-0926);云南省自然
科学基金资助项目(06A0025Q,2007PY01-41);云南省教育厅基金资助项目(O6Y091)
收到初稿日期:2009-07-06
收到修改稿日期:2009-09-02
通讯作者:刘应开
作者简介:陈海燕(1980-),男,福建仙游人,在读硕士,主要从事光功能材料研究。