纳米ZnO和稀土离子掺杂ZnO发光材料制备与发光机制

本书特色

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本文系统地介绍了有关发光物理学的基本概念；系统地阐释了纳米材料所特有的量子尺寸效应、量子限域效应、量子隧道效应和表面效应等介观物理特性；系统地介绍了ZnO 的晶体结构和物理化学性质，以及RE3 稀土离子的电子结构和发光特性。给出了纳米ZnO粉体胶体薄膜和稀土离子Er3 、Eu3 、Tb3 掺杂纳米ZnO发光材料的多种物理、化学的制备方法和制备过程要素。本文重点讨论了纳米ZnO 本体和稀土离子掺杂ZnO 的可见发射机制问题。探究了纳米ZnO本体（包括粉体、胶体和薄膜等不同形态材料）和稀土离子（Er3 、Eu3 、Tb3 等）掺杂纳米ZnO 的发光机制和发光性质，探究了材料制备的温度和材料生长气氛对纳米ZnO 薄膜结构与蓝光发射的影响，探究了稀土离子掺杂浓度和退火温度对纳米晶ZnO∶RE3 发光性质的影响。

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内容简介

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本书详细地介绍了发光的性质和特性，纳米ZnO材料的性质和特性，ZnO的晶体结构和物理化学性质，以及Re3 稀土离子的电子结构和发光特性。总结出了纳米ZnO 粉体胶体薄膜和稀土离子Er3 、Eu3 、Tb3 等掺杂纳米ZnO 发光材料的多种物理、化学的制备方法和制备过程要素。本书收纳了宋国利教授的毕生研究的精华，本文给出的方法、观点、结论，具有一定的学术价值和应用价值，可以为纳米半导体发光材料，尤其是纳米ZnO半导体发光材料领域的科学工作者提供参考。

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作者简介

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宋国利（1964－），男，哈尔滨人。哈尔滨学院物理系教授，科技处处长、《哈尔滨学院学报》主编；兼任省级（物理）实验教学示范中心主任，省级精品课程《热学》负责人，担任校物理学学科带头人，校物理重点专业带头人，校（物理实验）优秀教学团队带头人。兼任哈尔滨市政协科教文卫委员会副主任委员，哈尔滨市陶行知研究会会长，黑龙江省高教学会物理专业委员会副主任委员兼秘书长。主要学术研究方向为半导体发光材料制备与发光机制。在纳米ZnO发光材料制备与发光机制研究方向上，发表学术论文20余篇，其中SCI，EI，ISTP收录17篇；在第27届国际光子学会议、2009国际纳米光子学会议、第四届一维纳米材料国际会议和第五届、第六届、第八届全国光子学学术会议及2008年全国光学学术年会等学术会议上做专题学术报告8次；研究成果获得了黑龙江省自然科学技术学术成果一等奖1项、二等奖1项，黑龙江省高校科学技术二等奖1项、三等奖1项，哈尔滨市科技进步三等奖1项。

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目录

1
纳米发光材料　/　 1
1.1　发射与激发　/　 1
1.1.1　发光与发光中心　/　 1
1.1.2　激发与发光效率　/　 4
1.1.3　发光材料　/　 6
1.2　发光光谱　/　 6
1.2.1　发射光谱　/　 7
1.2.2　吸收光谱　/　 8
1.2.3　激发光谱　/　 9
1.2.4　X 射线衍射光谱　/　 11
1.3　纳米材料特性　/　 12
1.3.1　表面效应　/　 14
1.3.2　量子限域效应　/　 15
1.3.3　量子隧道效应　/　 15
1.3.4　量子尺寸效应　/　 16
1.3.5　纳米半导体吸收带隙布鲁斯公式　/　 16
ZnO 晶体结构和RE3 稀土离子电子结构　/　 19
2.1　ZnO 晶体结构和物理化学性质　/　 19
第1 章
第2 章
目　
录
2
2.1.1　ZnO 的晶体结构　/　 19
2.1.2　ZnO 的物理化学性质　/　 21
2.2　RE3 稀土离子的特征　/　 24
2.2.1　RE3 稀土离子的电子结构　/　 24
2.2.2　RE3 稀土离子发光特性　/　 26
2.3　稀土元素掺杂ZnO 纳米材料的研究现状　/　 28
纳米ZnO 和掺杂RE3 稀土离子ZnO 发光材料的制备　/　 32
3.1　纳米ZnO 粉体的制备　/　 33
3.1.1　化学沉淀法制备纳米ZnO 粉体　/　 33
3.1.2　高温固相制备纳米ZnO 粉体　/　 35
3.1.3　水热法制备纳米ZnO 粉体　/　 35
3.1.4　微乳液法制备纳米ZnO 粉体　/　 36
3.2　纳米ZnO 胶体的制备　/　 36溶胶—凝胶法制备纳米ZnO 胶体　/　 36
3.3　纳米ZnO 薄膜的制备　/　 37
3.3.1　溶胶—凝胶法制备纳米ZnO 薄膜　/　 38
3.3.2　射频磁控溅射方法制备ZnO 薄膜　/　 38
3.3.3　脉冲激光沉积法制备ZnO 薄膜　/　 39
3.3.4　分子束外延法制备ZnO 薄膜　/　 40
3.3.5　金属有机物化学气相沉积法制备ZnO薄膜　/　 40
3.3.6　原子层外延法制备ZnO 薄膜　/　 41
3.3.7　喷雾热解法制备ZnO 薄膜　/　 42
3.4　纳米ZnO∶RE3 的制备　/　 43
3.4.1　纳米ZnO∶Er3 的制备　/　 43
3.4.2　纳米ZnO∶Eu3 的制备　/　 43
3.4.3　纳米ZnO∶Tb3 的制备　/　 44
第3 章
3
纳米ZnO 本体发光机制　/　 49
4.1　纳米ZnO 本体的可见发射机制　/　 50
4.1.1　纳米ZnO 粉体的可见发射机制　/　 50
4.1.2　纳米ZnO 胶体的可见发射机制　/　 54
4.1.3　纳米ZnO 薄膜的可见发射机制　/　 59
4.2　退火温度对纳米ZnO 薄膜可见发射的影响　/　 63
4.3　气氛对纳米ZnO 薄膜结构与蓝光发射的影响　/　 67
RE3 稀土离子掺杂ZnO 发光机制的研究　/　 76
5.1　稀土离子Er3 掺杂纳米ZnO 发光机制　/　 77
5.1.1　ZnO∶Er3 纳米晶的发光机制　/　 77
5.1.2　退火温度对纳米晶ZnO∶Er3 发光性质的影响　/　 82
5.2　稀土离子Eu3 掺杂的纳米ZnO 发光机制　/　 86
5.2.1　ZnO∶Eu3 纳米晶的发光机制　/　 86
5.2.2　退火温度对纳米晶ZnO∶Eu3 发光性质的影响　/　 91
5.3　稀土离子Tb3 掺杂的纳米ZnO 发光机制　/　 95
5.3.1　ZnO∶Tb3 纳米晶的发光机制　/　 95
5.3.2　退火温度对纳米晶ZnO∶Tb3 发光性质的影响　/　 99
5.3.3　稀土离子掺杂浓度对纳米晶ZnO∶Tb3 发光性质的影响　/　 103
索　引　/　 110
后　记　/　 115
第4 章
第5 章
4
Chapter 1 Luminescent Nanomaterials / 1
1.1 Emission and Excitation / 1
1.1.1 Luminescence and Luminescent Center /
1
1.1.2 Excitation and Luminescence
Efficiency / 4
1.1.3 Luminescent Materials / 6
1.2 Luminescent Spectrum / 6
1.2.1 Emission Spectrum / 7
1.2.2 Absorption Spectrum / 8
1.2.3 Excitation Spectrum / 9
1.2.4 X-ray Diffraction Spectrum / 11
1.3 Properties of Nanomaterials / 12
1.3.1 Surface Effect / 14
1.3.2 Quantum Confinement Effect / 15
1.3.3 Quantum Tunneling Effect / 15
1.3.4 Quantum Size Effect / 16
1.3.5 Brus Formula for Absorption Band Gap
ofNano-semiconductor / 16
Chapter 2 ZnO Crystal Structures and
Electron Structures of RE3
CONTENTS
5Rare Earth Ions / 19
2.1 ZnO Crystal structures and
physicochemical properties / 19
2.1.1 Crystal structures of ZnO / 19
2.1.2 The physical and chemical properties
of ZnO / 21
2.2 The features of RE3 rare earth ions /
24
2.2.1 Electron structures of RE3 rare
earth ions / 24
2.2.2 Luminescence characteristics of RE3
rare earth ions / 26
2.3 The research status of rare earth doped
ZnO nanomaterials / 28
Chapter 3 Preparations of ZnO nanomaterials
and RE3 rare earthIons doped ZnO luminescent materials / 32
3.1 Preparation of ZnO nano-powder / 33
3.1.1 P reparation of ZnO nano-powder by
chemical precipitationmethod / 33
3.1.2 P reparation of ZnO nano-powder by
high temperature solidphase / 35
3.1.3 P reparation of ZnO nano-powder by
hydrothermalmethod / 35
3.1.4 Preparation of ZnO nano-powder by
microemulsionmethod / 36
3.2 Preparation of ZnO nano-colloid / 36P reparation of ZnO nano-colloid by Sol-gel method / 36
3.3 Preparation of ZnO nano-thin film / 37
3.3.1 P reparation of ZnO nano-thin film by
Sol-gel method / 38
3.3.2 P reparation of ZnO nano-thin film by
RF magnetronsputtering / 38
3.3.3 P reparation of ZnO nano-thin film by
pulsed laser
6deposition / 39
3.3.4 P reparation of ZnO nano-thin film by
the molecular beamepitaxial method / 40
3.3.5 P reparation of ZnO nano-thin film by
chemical vapordeposition of metallic organic compounds / 40
3.3.6 P reparation of ZnO nano-thin film by
atomic layerepitaxy / 41
3.3.7 P reparation of ZnO nano-thin film by
spray pyrolysis / 42
3.4 Preparation of nano-ZnO∶RE3 / 43
3.4.1 P reparation of nano-ZnO∶Er3 / 43
3.4.2 P reparation of nano-ZnO∶Eu3 / 43
3.4.3 P reparation of nano-ZnO∶Tb3 / 44
Chapter 4 Luminescence mechanisms of
nano-ZnO / 49
4.1 Visible luminescence mechanisms of
nano-ZnO / 50
4.1.1 The visible emission mechanisms of
ZnO nano-powder / 50
4.1.2 The visible emission mechanisms of
ZnO nano-colloid / 54
4.1.3 The visible emission mechanisms of
ZnO nano-thin film / 59
4.2 The effects of annealing temperature on
the visible emissionmechanisms of ZnO nano-thin film / 63
4.3 The effects of atmosphere on the
structures of ZnO nano-thin film andblue emission / 67
Chapter 5 Luminescence mechanisms of RE3
rare earth ionsdoped ZnO / 76
5.1 Luminescence mechanisms of Er3 doped
nano-ZnO / 77
5.1.1 Luminescence mechanisms of ZnO∶Er3
nanocrystal / 77
7
5.1.2 Effects of annealing temperature on
luminescenceproperties of ZnO∶Er3 nanocrystal / 82
5.2 Luminescence mechanisms of Eu3 Rare
Earth I ons dopednano-ZnO / 86
5.2.1 Luminescence mechanisms of ZnO∶Eu3
nanocrystal / 86
5.2.2 Effects of annealing temperature on
luminescenceproperties of ZnO∶Eu3 nanocrystal / 91
5.3 Luminescence mechanisms of Tb3 Rare
Earth I ons dopednano-ZnO / 95
5.3.1 Luminescence mechanisms of ZnO∶Tb3
nanocrystal / 95
5.3.2 Effects of annealing temperature on
luminescence propertiesof ZnO∶Tb3 nanocrystal / 99
5.3.3 The effects of rare Earth ion doping
concentration onluminescence properties of ZnO∶Tb3 nanocrystal /
103
Index / 110
Postscript / 115

封面

书名:纳米ZnO和稀土离子掺杂ZnO发光材料制备与发光机制

作者:宋国利

页数:未知

定价:¥48.0

出版社:中国科技

出版日期:2018-05-01

ISBN:9787504678935

PDF电子书大小:65MB 高清扫描完整版