稀土氟化物纳米材料的制备、组装、性质及其在MALDI--TOF--MS中的应用研究

当代民用、商用和军用的需求促进了人们对短波长发光二极管（LEDs）、半导体激光器（LDs）和紫外发光器件（UVLED）的研究和开发，而它们的基础是宽带隙半导体材料。ZnO是一种直接带隙宽禁带Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体，常温下其结构为六方晶体（纤锌矿）结构，适合于高质量的定向外延薄膜的生长。ZnO晶格常数a=0.32496nm，c=0.52065nm，室温禁带宽度为3.37eV，室温下激子结合能为60meV。与ZnSe (22meV)、ZnS (40meV)和GaN (25meV) 相比，ZnO由于具有大的激子束缚能，更易于实现高效受激发射，而且ZnO还具有原料易得、廉价、无毒，制备方法简单多样，性能稳定等优点。因此ZnO 被认为是一种在室温或更高温度下, 具有很大应用潜力的短波长发光材料。研究制备高效紫外光发射，弱可见光发射的ZnO薄膜，对于研发高效的紫外光发射器件有这重要意义。本论文围绕“稀土掺杂氧化锌薄膜的制备和光致发光研究”这一课题开展了一系列研究工作。主要内容包括：采用射频磁控溅射法制备了具有c轴取向的稀土Er掺杂ZnO薄膜，并对它们进行了退火处理。通过扫描电镜（SEM）和X射线衍射仪（XRD）观测分析了薄膜样品的表面形貌和晶体结构，通过能谱仪（EDS）分析了薄膜样品的成分，采用He-Cd激光器（激发波长325 nm）作为激发源研究了薄膜样品的紫外-可见光发光。 通过成分分析，测定了Er掺杂ZnO薄膜样品中Er的掺杂浓度。XRD和SEM分析显示我们制备薄膜样品为晶态，薄膜表面平整，晶粒尺寸均匀。光致发光测试结果表明：制备中氧氩比对薄膜的发光性能有影响，氧氩比1：2条件下无法观测到紫外（UV）发光，随氧氩比提高发光强度有明显增强，在氩氧比为1：3时获得了UV发光较强，红绿波段发光相对较弱的ZnO薄膜。一定温度范围内的退火处理也会提高样品UV发光强度。这对于优化制备工艺合成高效的发光薄膜十分重要。通过对比研究不同掺杂浓度的ZnO薄膜发现，当Er掺杂浓度达到3%at时，样品UV发光强度最大，比未掺杂的样品发光强度提高近15倍。