[發明專利]釔離子增強ZnO納米材料紫外發射強度的應用

無效

• 申請號: 201510050497.2
• 申請日: 2015-01-30
• 公開（公告）號: CN104629757A
• 公開（公告）日: 2015-05-20
• 發明（設計）人: 鄭佳紅;牛世峰;鄭若瑤
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: C09K11/54
• 分類號: C09K11/54
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 王彩花

技術領域

本發明屬于半導體材料領域，具體涉及釔離子用來增強ZnO納米材料的紫外發射強度的應用。

背景技術

信息產業正逐漸從微電子時代進入光電子時代和光子時代。其中光電子材料是光電產業的基礎，在光電子材料中，寬禁帶半導體在短波長發光器件、海底光通信、光催化、高密度存儲等領域有著廣泛的應用。寬帶隙半導體材料如ZnSe和GaN近年一直活躍在最前沿。最近，另一種寬帶隙半導體材料氧化鋅(ZnO)也同樣引起人們的關注。

ZnO作為一種新型的第三代半導體材料，是重要的II-VI族半導體氧化物，也是一種具有壓電和光電特性的直接帶隙寬禁帶半導體材料，納米ZnO具有豐富的納米結構，這些納米結構往往由于尺寸小，比表面積大，微觀結構豐富，而具有量子尺寸效應，宏觀隧道效應，體積效應，表面效應，表現出許多傳統ZnO所不具備的特性，吸引了研究者的廣泛關注，成為半導體材料領域的研究熱點之一。ZnO在室溫下的禁帶寬度約為3.37eV，發射出的光子波長處于近紫外光波段，其激子束縛能高達60meV，遠高于室溫熱激發所提供的離化能26meV，使得ZnO的激子能夠在室溫下穩定存在。因此，ZnO材料在室溫下或更高溫度下容易實現低的激發閾值和較高效率的激光發射。此外，ZnO具有原材料資源豐富，價格低廉，抗輻射能力強，綠色環保等優點，在藍紫光發光二極管、太陽能電池、激光器、紫外光探測器等光電器件領域有著廣泛的應用前景。

因此，我們急需探索一種增強ZnO紫外發光強度的簡單工藝，而要滿足新型設備和產業所需的低成本、大規模、高要求的生產技術仍是一項大的挑戰。現有技術中的研究表明Ce摻雜ZnO的光致發光發生紅移，Er摻雜ZnO薄膜的光致發光發生藍移。

參考文獻：

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發明內容

針對現有技術中的缺陷和不足，本發明的研究發現通過調節釔的摻雜濃度能有效的控制ZnO紫外發射強度，從而實現了增強ZnO紫外發光強度的目的。

本發明的目的是這樣實現的：

Y³⁺增強ZnO納米材料紫外發射強度的應用。

具體的，所述的ZnO納米材料的粒徑為40～60nm。

更具體的，將Y³⁺摻入ZnO納米材料中增強ZnO納米材料紫外發射強度，Y³⁺占ZnO納米材料的摩爾分數為1％～9％。

進一步的，將Y³⁺摻入ZnO納米材料中的方法為：

將含釔化合物、含鋅化合物與檸檬酸通過溶膠凝膠法制備得到ZnO納米材料，含鋅化合物與檸檬酸的摩爾比為1:3。

還有，所述的釔化合物為硝酸釔，所述的鋅化合物為硝酸鋅。

本發明的優點和積極效果如下：

(1)本發明通過改變釔的摻雜濃度，在摻雜未達到飽和狀態時，隨著釔摻雜濃度的提高，在深能級發射強度基本保持不變的情況下，氧化鋅的紫外發射強度增加；在摻雜濃度達到飽和濃度時，釔摻雜的氧化鋅具有最強的紫外發射強度；在摻雜濃度超過飽和濃度時，隨著摻雜濃度的增加，釔摻雜的氧化鋅的紫外發射強度減弱。說明釔的飽和濃度摻雜氧化鋅納米材料具有最優的紫外發射強度。通過X射線衍射圖譜計算可知，釔摻雜氧化鋅的最佳的飽和濃度為6.12％；