本文關(guān)鍵詞：稀土摻雜氯氧化鉍薄膜的制備及其發(fā)光性能的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：性能優(yōu)異的半導(dǎo)體薄膜技術(shù)是當(dāng)前微電子、光電子新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要基礎(chǔ)之一。稀土摻雜半導(dǎo)體薄膜材料兼具稀土離子豐富光物理性質(zhì)和半導(dǎo)體薄膜的優(yōu)勢。由于具有獨特光電性能的新型稀土摻雜半導(dǎo)體薄膜材料對于小型的或微型光電子器件的研究和開發(fā)具有重要理論和現(xiàn)實意義,該研究方向受到了越來越多的研究人員和機構(gòu)的關(guān)注。BiOCl是當(dāng)前一種新型的寬帶隙間接型半導(dǎo)體光催化材料；其獨特的層狀結(jié)構(gòu)可以在晶體的[001]方向形成誘導(dǎo)內(nèi)電場,使BiOCl表現(xiàn)出優(yōu)異的光物理和化學(xué)性質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn)BiOCl作為稀土離子激活劑基質(zhì)時,誘導(dǎo)電場特性賦予了稀土離子優(yōu)異而獨特的發(fā)光性質(zhì)。同時BiOCl的晶體結(jié)構(gòu)賦予了其顯著的二維取向性,具有作為薄膜材料的天然優(yōu)勢。眾所周知,薄膜材料由于維度的降低,物質(zhì)的性質(zhì)相對比體材料可能會發(fā)生了巨大的變化,表現(xiàn)出許多奇異的物理化學(xué)性質(zhì)。因此稀土摻雜的納米BiOCl薄膜材料相比于體材料還可能衍生出許多優(yōu)異的物理化學(xué)性質(zhì),成為新型的稀土摻雜半導(dǎo)體薄膜材料和器件。然而到目前為止,稀土摻雜BiOCl薄膜材料還鮮有研究報道。因此本論文提出,研究制備Er~(3+)摻雜納米BiOCl薄膜,通過薄膜形貌、取向的控制；利用貴金屬離子、離子摻雜等方式,研究稀土離子發(fā)光行為在BiOCl薄膜中的影響因素和作用機制；并初步探究了薄膜材料中稀土離子發(fā)光性能與與光催化性能的之間的聯(lián)系。我們首先通過水解-涂覆法成功制備出了Er~(3+)摻雜的納米BiOCl薄膜,并通過對涂覆層數(shù)的調(diào)制,實現(xiàn)對薄膜中BiOCl納米片暴露晶面的有效的控制。采用單層涂覆時,構(gòu)成薄膜的納米片暴露{001}面為主,當(dāng)采用雙層及以上涂覆時,薄膜中的納米片通過自組裝暴露{010}面。在980nm激光激發(fā)光下,相比單層膜,暴露{010}晶面薄膜的上轉(zhuǎn)換發(fā)光強度急劇增強。通過熒光壽命、吸收光譜以及BiOCl晶體結(jié)構(gòu)的分析表明暴露晶面不同是影響發(fā)光強度的主要因素,并且提出了二維BiOCl中發(fā)光強度與內(nèi)電場的取向性的關(guān)系。我們進而通過紫外光照射下薄膜催化性能比對,發(fā)現(xiàn)BiOCl薄膜的催化性能同樣可能由于暴露晶面以及內(nèi)電場取向性影響,其受暴露面的影響趨勢與發(fā)光性能一致。由于貴金屬Ag在催化體系和發(fā)光體系可以各自通過不同原理實現(xiàn)體系光物理性質(zhì)的提升,我們研究納米銀顆粒摻雜的BiOCl:Er~(3+)薄膜中的發(fā)光和催化性質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn),隨著Ag的加入量的增大,薄膜的上轉(zhuǎn)換發(fā)光強度和光催化性能都同時得到了一定的提高,但并不顯著。根據(jù)Ag納米顆粒摻雜對上轉(zhuǎn)換光子數(shù)的影響,我們推測納米Ag顆粒更有可能是Schottky效應(yīng)與BiOCl的晶體內(nèi)電場疊加耦合的方式,從而同時增強薄膜的發(fā)光和光催化活性。為了得到使薄膜更有效發(fā)光的增強方法,我們分別研究了常用的晶格修飾劑Li+以及上轉(zhuǎn)換敏化劑Yb~(3+)對薄膜發(fā)光性能的影響。在Li+摻雜的BiOCl:Er~(3+)薄膜中,我們發(fā)現(xiàn)Li+的摻雜使得薄膜的上轉(zhuǎn)換發(fā)光強度和催化效率獲得了顯著的增強。然通過XPS、熒光壽命等表征手段,我們發(fā)現(xiàn)在這一過程中Li+并未像傳統(tǒng)的離子摻雜一樣進入到晶格中改變稀土離子晶體場對稱性,而是通過插層或者吸附的方式使BiOCl納米片的厚度變薄。并以上述方式增強內(nèi)電場并使發(fā)光強度和催化效率得到提高。另外一方面,Yb~(3+)的摻雜并沒有像敏化劑一樣使發(fā)光得到了增強,相反還使得光子雪崩現(xiàn)象逐漸消失。我們認(rèn)為Yb~(3+)的摻雜使得內(nèi)電場降低的同時改變了能級之間的能量傳遞過程,使上轉(zhuǎn)換機制發(fā)生了改變。
【關(guān)鍵詞】：BiOCl 薄膜 內(nèi)電場 上轉(zhuǎn)換發(fā)光
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ135.32;TB383.2
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 第一章 緒論13-27
• 1.1 引言13-15
• 1.1.1 稀土發(fā)光材料13
• 1.1.2 稀土發(fā)光材料的優(yōu)點13-14
• 1.1.3 稀土發(fā)光材料的應(yīng)用14-15
• 1.2 稀土摻雜薄膜材料15-19
• 1.2.1 薄膜材料的特殊性15-16
• 1.2.2 稀土熒光薄膜材料的優(yōu)勢及應(yīng)用16
• 1.2.3 稀土發(fā)光薄膜的制備方法16-19
• 1.3 論文的提出及研究背景19-24
• 1.3.1 BiOCl的介紹及研究現(xiàn)狀19-20
• 1.3.2 BiOCl的制備20-21
• 1.3.3 BiOCl的應(yīng)用21-24
• 1.4 論文的選題意義、研究內(nèi)容和創(chuàng)新點24-27
• 1.4.1 論文的選題意義24-25
• 1.4.2 主要研究內(nèi)容25
• 1.4.3 論文的創(chuàng)新點25-27
• 第二章 實驗部分27-33
• 2.1 實驗所用試劑及儀器27-28
• 2.2 實驗方法及樣品制備28-29
• 2.2.1 水解-涂覆法28
• 2.2.2 固相法28-29
• 2.2.3 樣品制備29
• 2.3 主要表征手段及測試儀器29-31
• 2.3.1 X射線衍射分析29
• 2.3.2 形貌和尺寸表征29-30
• 2.3.3 吸收光譜和透射光譜30
• 2.3.4 熒光光譜與熒光壽命30
• 2.3.5 X射線光電子能譜30-31
• 2.4 光催化活性評價31-33
• 2.4.1 光催化實驗方法31
• 2.4.2 降解速率的計算方法31-33
• 第三章 取向性Er~(3+)摻雜納米氯氧化鉍薄膜的制備及其發(fā)光與催化性能33-49
• 3.1 引言33-34
• 3.2 Er~(3+)摻雜BiOCl薄膜的制備及其光子雪崩上轉(zhuǎn)換增強機制的研究34-47
• 3.2.1 Er~(3+)摻雜BiOCl薄膜的結(jié)構(gòu)和形貌分析34-38
• 3.2.2 Er~(3+)摻雜BiOCl薄膜的雪崩上轉(zhuǎn)換發(fā)光特性的研究38-43
• 3.2.3 Er~(3+)摻雜BiOCl薄膜的光催化特性的研究43-45
• 3.2.4 BiOCl晶體結(jié)構(gòu)分析45-47
• 3.3 本章小結(jié)47-49
• 第四章 Ag摻雜BiOCl：Er~(3+)薄膜發(fā)光性能的影響49-57
• 4.1 引言49-50
• 4.2 Ag摻雜BiOCl:Er~(3+)薄膜發(fā)光特性的研究50-55
• 4.2.1 Ag摻雜BiOCl:Er~(3+)薄膜結(jié)構(gòu)分析50-51
• 4.2.2 Ag摻雜BiOCl:Er~(3+)薄膜光學(xué)特性的研究51-55
• 4.3 本章小結(jié)55-57
• 第五章 離子摻雜對BiOCl:Er~(3+)薄膜光子雪崩行為及上轉(zhuǎn)換發(fā)光的調(diào)控及機理研究57-73
• 5.1 引言57
• 5.2 Li~+摻雜對BiOCl:Er~(3+)薄膜的上轉(zhuǎn)換發(fā)光性能影響57-66
• 5.2.1 Li+摻雜BiOCl:Er薄膜晶體結(jié)構(gòu)分析58
• 5.2.2 Li~+摻雜BiOCl:Er~(3+)薄膜發(fā)光特性研究58-66
• 5.3 Yb~(3+)摻雜對BiOCl:Er~(3+)薄膜光子雪崩行為的調(diào)控66-70
• 5.4 本章小結(jié)70-73
• 第六章 結(jié)論73-75
• 6.1 結(jié)論73
• 6.2 存在的不足和今后研究方向73-74
• 6.2.1 存在的不足73-74
• 6.2.2 今后的研究方向74
• 6.3 展望74-75
• 致謝75-77
• 參考文獻77-85
• 附錄：攻讀碩士學(xué)位期間相關(guān)成果85

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1 付江民;涂層與薄膜[J];材料保護;2000年12期

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3 馬春雨,李智,張慶瑜;二氧化鋯柵介質(zhì)薄膜光學(xué)及電學(xué)特性研究[J];功能材料;2004年04期

4 張為權(quán);單軸晶體薄膜的光學(xué)隧道效益(英文)[J];浙江絲綢工學(xué)院學(xué)報;1997年03期

5 李云;王六定;;摻雜對氧化鈦薄膜光學(xué)性能的影響[J];材料工程;2008年07期

6 徐世友,祁英昆,張溪文,韓高榮;BP_xN_(1-x)薄膜的制備及磷元素對其光學(xué)能隙的影響[J];材料科學(xué)與工程學(xué)報;2003年03期

7 劉雄飛;周昕;;氮摻雜氟化非晶碳薄膜光學(xué)性質(zhì)的研究[J];材料科學(xué)與工程學(xué)報;2006年04期

8 郭培濤;薛亦渝;張光勇;王漢華;馬中杰;;氧化鉭薄膜表面形貌和光學(xué)性能的研究[J];真空;2007年05期

9 張峗;沈悅;顧峰;張建成;王林軍;夏義本;;摻雜離子對介孔TiO_2薄膜光學(xué)性能的影響[J];光學(xué)學(xué)報;2010年06期

10 陳智穎,俞躍輝,趙建平,王曦,周祖堯,楊石奇,柳襄懷,施天生;真空磁過濾弧沉積碳氮薄膜的研究[J];功能材料與器件學(xué)報;1997年01期

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1 馬孜;肖琦;姚德武;;薄膜光學(xué)監(jiān)控信號的數(shù)字信號處理[A];2004年光學(xué)儀器研討會論文集[C];2004年

2 張為權(quán);;雙軸晶體薄膜光學(xué)隧道效應(yīng)[A];'99十一�。ㄊ校┕鈱W(xué)學(xué)術(shù)會議論文集[C];1999年

3 何文彥;程鑫彬;馬彬;丁濤;葉曉雯;張錦龍;張艷云;焦宏飛;;界面連續(xù)性對薄膜節(jié)瘤損傷特性的影響研究[A];中國光學(xué)學(xué)會2011年學(xué)術(shù)大會摘要集[C];2011年

4 胡小鋒;薛亦渝;郭愛云;;離子輔助蒸發(fā)TixOy制備氧化鈦薄膜及特性[A];2005'全國真空冶金與表面工程學(xué)術(shù)會議論文集[C];2005年

5 王賀權(quán);沈輝;巴德純;汪保衛(wèi);聞立時;;溫度對直流反應(yīng)磁控濺射制備TiO2薄膜的光學(xué)性質(zhì)的影響[A];2005'全國真空冶金與表面工程學(xué)術(shù)會議論文集[C];2005年

6 陳凱;崔明啟;鄭雷;趙屹東;;遺傳算法在軟X射線薄膜反射率多參數(shù)擬合中的應(yīng)用[A];第13屆全國計算機、網(wǎng)絡(luò)在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集[C];2007年

7 尚林;趙君芙;張華;梁建;許并社;;不同摻雜元素對GaN薄膜影響的研究進展[A];2011中國材料研討會論文摘要集[C];2011年

8 彭曉峰;宋力昕;樂軍;胡行方;;硅碳氮薄膜的納米硬度研究[A];第四屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集[C];2001年

9 張海芳;杜丕一;翁文劍;韓高榮;;Fe~(3+)離子敏感Ge-Sb-Se-Fe(Ni)系薄膜的摻雜性能研究[A];中國真空學(xué)會第六屆全國會員代表大會暨學(xué)術(shù)會議論文摘要集[C];2004年

10 魏啟珂;肖波;葉龍強;江波;;Sol-Gel法制備納米二氧化鈦功能性薄膜[A];第七屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集（第5分冊）[C];2010年

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1 記者劉其丕 李曉飛;天津薄膜光學(xué)重點實驗室成立[N];中國有色金屬報;2010年

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1 馬蕾;Si基納米薄膜光伏材料的制備、結(jié)構(gòu)表征與光電特性[D];河北大學(xué);2014年

2 李萬俊;N-X共摻ZnO薄膜p型導(dǎo)電的形成機制與穩(wěn)定性研究[D];重慶大學(xué);2015年

3 曾勇;ZnO薄膜光電性能調(diào)控技術(shù)研究[D];北京工業(yè)大學(xué);2015年

4 賀利軍;電子束蒸發(fā)傾斜沉積氧化鋁薄膜結(jié)構(gòu)與性質(zhì)研究[D];電子科技大學(xué);2014年

5 孫喜桂;硒化鉛薄膜的磁控濺射制備及性能研究[D];北京科技大學(xué);2016年

6 張浩;基于原子層沉積的光電薄膜工藝與器件研究[D];上海大學(xué);2015年

7 金磊;多晶BiFeO_3薄膜的阻變行為與機制研究[D];電子科技大學(xué);2015年

8 張玉杰;Sn摻雜In_2O_3和In_2O_3薄膜的電子輸運性質(zhì)研究[D];天津大學(xué);2015年

9 王朝勇;減反射和自清潔功能薄膜的制備與表征[D];鄭州大學(xué);2016年

10 王藝程;GHz波段軟磁薄膜的性能調(diào)控及器件集成技術(shù)[D];電子科技大學(xué);2016年

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1 閆偉超;α-NbZnSnO薄膜的制備與表征及其在薄膜場效應(yīng)晶體管中的應(yīng)用[D];浙江大學(xué);2015年

2 王新巧;LPCVD技術(shù)沉積的ZnO薄膜及其特性研究[D];河北大學(xué);2015年

3 熊玉寶;超親水TiO_2透明薄膜的制備及其光催化性能研究[D];南京信息工程大學(xué);2015年

4 柳林杰;Al、N摻雜ZnO薄膜的制備及其ZnO第一性原理計算[D];燕山大學(xué);2015年

5 崔麗;低溫溶劑熱法制備ZnO薄膜及性能研究[D];燕山大學(xué);2015年

6 魏穎娜;基于非水解sol-gel法的還原氮化技術(shù)制備TiN薄膜[D];河北聯(lián)合大學(xué);2014年

7 張帆;溫度相關(guān)的二氧化鈦及鋯鈦酸鉛薄膜的橢圓偏振光譜研究[D];復(fù)旦大學(xué);2014年

8 張清清;能量過濾磁控濺射技術(shù)ITO薄膜的制備及性能優(yōu)化[D];鄭州大學(xué);2015年

9 冀亞欣;In_2S_3薄膜的磁控濺射法制備及性能研究[D];西南交通大學(xué);2015年

10 劉倩;Cu-Zn-Sn硫族化物薄膜吸收層的共濺射制備工藝及性能研究[D];內(nèi)蒙古大學(xué);2015年

  本文關(guān)鍵詞：稀土摻雜氯氧化鉍薄膜的制備及其發(fā)光性能的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：433057