遷移金属イオンをドープしたZnSナノ粒子のフォトルミネッセンス特性

过渡金属离子掺杂ZnS纳米颗粒的光致发光性能

基本信息

批准号：
01F00267
负责人：
磯部徹彦
金额：
$ 0.64万
依托单位：
Keio University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

项目摘要

ポリアクリル酸(PAA)が共存する反応場を利用してナノクリスタルが均一に分散した透明なコロイド溶液を合成し、UV照射下でのPL増強効果の波長依存性を検討した。240nmから340nmの波長範囲で連続的に勘起しながら、PL強度の時間変化を調べた。その結果、励起スペクトルのピーク波長(321nm)での照射によるPL増強効果がもっとも大きいことがわかった。また、UV照射後の励起スペクトルはブロードになり、短波長側の成分割合が増加した。UV照射による光吸収スペクトルの変化が少ないことから、粒径分布の変化はほとんど起こらなかった。UV照射による光化学反応によってZnSO_4,Zn(OH)_2,SなどがZnS : Mn^<2+>ナノクリスタル表面に生成され、量子閉じ込め効果が増強されることが考えられる。しかし、PAAのカルボキシル基で表面修飾されたナノクリスタルのコロイド溶液中では、光化学反応によって形成される被覆層はゆっくりと形成されるので、前述の効果は少ないものと推察される。ナノクリスタルではエキシトンの離散的なエネルギー準位が形成される。また、ナノクリスタルでは表面に起因する欠陥準位を有する。上記の結果に基づき、UV照射により励起された電子がこの欠陥準位にトラップされ、エキシトンの高いエネルギー準位へ励起できるようになり、励起スペクトルの短波長成分の割合が増加されるという新しいモデルを考案した。ZnS : Cu^+ナノクリスタルの合成では、Cu(I)の錯体を利用してCu(I)をZnS中へドープする合成法を開発した。同法により合成されたZnS:Cu^+ナノクリスタルは、波長527nmにPLピークを有し、緑色に発光する。X線光電子分光スペクトルからCu(I)が存在することも確認した。さらに、上記のUV照射によるPL増強効果がZnS : Cu^+ナノクリスタルにも観測された。

透明的胶体溶液，使用反应场均匀分散纳米晶体，其中合成了聚丙烯酸（PAA），并研究了在紫外线照射下PL增强效应的波长依赖性。在240 nm至340 nm的波长范围内连续直观地检查了PL强度的时间变化。结果，发现激发光谱的峰值波长（321 nm）的PL增强效应是最大的。此外，紫外线照射后的激发光谱变得广泛，短波长侧的组分比增加。由于由于紫外线照射，光吸收光谱很小，因此粒度分布几乎没有变化。人们认为，由紫外线辐射引起的光化学反应会产生ZnSO_4，Zn（OH）_2，S等。但是，在用PAA羧基修饰的纳米晶体表面的胶体溶液中，由光化学反应形成的涂层被缓慢形成，因此估计上述效应很小。激子的离散能级在纳米晶体中形成。此外，由于表面，纳米晶体具有缺陷水平。基于上述结果，设计了一个新的模型，其中通过紫外线照射激发的电子被困在该缺陷水平上，从而使它们能够激发到激发子的较高能级，从而增加了激发光谱的短波长成分的比例。在ZnS的合成中：Cu^+纳米晶体的合成，开发了一种合成方法，其中使用Cu（i）的复合物将Cu（i）掺入Zns中。 ZnS：通过此方法合成的Cu^+纳米晶体的波长为527 nm，并发出绿光。还证实了Cu（i）是从X射线光电子光谱中存在的。此外，在ZnS中还观察到了紫外线照射的上述PL增强作用：Cu^+纳米晶体。