PDF《ZnO 纳米花的制备及其性能》

6 所示, 为ZnO 的缺陷能 级图 [21] . ZnO 的缺陷类型主要有氧空位 (VO)、 锌 填隙 (Zni) 和锌替氧 (ZnO) 等施主能级以及锌空位 (VZn)、 氧填隙 (Oi) 和氧替锌 (OZn) 等受主能级, 由于Oi, ZnO 和OZn 的形成能比较高, 出现的概率 比较小, 这里可忽略不计 [22] . 图6中的 a 类发光为 导带到价带的跃迁及自由激子 (FX) 和空穴在价带 的复合;

b 类发光为电子从导带到 VZn 的跃迁, c 类 发光为电子从 Zni 到VZn 的跃迁, 这两种跃迁均与 VZn 相关;

d 类发光是中性态氧空位 (V ? O) 到价带的 跃迁, e 类发光则是导带到正二价氧空位 (V ++ O ) 的 跃迁, 这两类的发光机理均与VO 相关 [21?26] . 207802-3 物理学报Acta Phys. Sin. Vol. 64, No.

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207802 图5(网刊彩色) (a)―(d) 分别为氧气和氩气流量比例为

1 : 150,

1 : 200,

1 :

250 和1:400 时所制备的 ZnO 纳米 花的室温光致发光谱 Fig. 5. (color online) (a)C(d) the room-temperature PL spectra of ZnO nano?owers with the O2/Ar ?ow ratio of

1 : 150,

1 : 200,

1 :

250 and

1 : 400. 根据 ZnO 的缺陷能级图 (如图

6 所示), 对不同 的氧气和氩气流量比例所制备样品的 PL 谱进行 的高斯分峰拟合, 结果如图

5 所示. 表1为各样品 的PL 谱经过高斯分峰拟合后各峰位的位置. 从图5可知, 在近紫外区域的 a1―a4发光峰为带边发 射, 且均在

380 nm左右, 没有发生移动, 这与XRD 得到的晶体结构没有发生改变一致. 紫色区域的 b1, b2 发光峰, 峰位均在

400 nm 左右, 但随着氧气 和氩气流量比例的减小, 与发光峰 a 相比强度不断 减小, 最终消失. 且与发光峰 a 相比, 蓝光发光峰 c1―c4也随着氧气和氩气流量比例的减小, 强度不 断减小. 所以随着氧气和氩气流量比例的减小, 与VZn 相关的发光峰在减弱. 这可能是因为实验过程 中锌粉过量, 因此 VZn 的来源不在体内, 大部分来 源于纳米棒表面的悬键, 而随着氧气和氩气流量比 例的减小, ZnO 纳米棒的长径比在减小, 其比表面 也在减小, 因此 VZn 减少, 与其相关的发光峰减弱.

500 nm 左右的发光峰 d1―d4 和564 nm 左右的发 光峰 e1―e4, 发光机理均与 VO 有关, 从图

5 也可发 现, 它们为主要的缺陷态发光, 且随着氧气和氩气 流量比例的减小, 它们所占的比例越来越多, 这可 能是因为随着氧气和氩气流量比例的减小, VO 越 来越多. 图6ZnO 缺陷能级图 Fig. 6. Schematic illustration the energy states of the defects in ZnO. 由此可见, 随着氧气和氩气流量比例的减小, 即氧........