SiNWs:Tb^3+的光學(xué)穩(wěn)定性及Si納米線對(duì)其發(fā)光特性的影響

編號(hào)：CPJS06187

篇名：SiNWs:Tb^3+的光學(xué)穩(wěn)定性及Si納米線對(duì)其發(fā)光特性的影響

作者：楊瑞臣 耿小丕 范志東 李旭 馬蕾 高永慧 付瑩 王欣欣

關(guān)鍵詞： SI納米線 Tb3+綠光發(fā)射 光學(xué)穩(wěn)定性 熒光納米材料

機(jī)構(gòu)： 承德石油高等�？茖W(xué)校數(shù)理部 河北大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 河北大學(xué)電子信息工程學(xué)院 承德石油高等專科學(xué)校計(jì)算機(jī)與信息工程系

摘要： 熒光納米材料不但具備納米材料的優(yōu)勢,同時(shí)還具有優(yōu)異的光學(xué)性質(zhì),被廣泛應(yīng)用于熒光標(biāo)記、離子識(shí)別、熒光免疫分析、光學(xué)成像和醫(yī)學(xué)診斷等方面。因此,熒光納米材料的制備、結(jié)構(gòu)分析和熒光特性等方面的研究備受人們的關(guān)注。為了獲得發(fā)光強(qiáng)度大、熒光量子效率高和制備過程可控的Si基熒光納米材料,實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步研究了Si納米線對(duì)樣品發(fā)光特性的影響和樣品的光學(xué)穩(wěn)定性。首先,基于固-液-固生長機(jī)制,在反應(yīng)溫度為1100℃、N2氣流量為1500sccm、生長時(shí)間為15~60min等工藝條件下,分別以"拋光"和"金字塔"織構(gòu)表面的單晶Si(100)為襯底,生長出不同長度和分布的Si納米線;以Au或Au-Al合金膜層作為金屬催化劑,生長出密度分別約為10^8和10^10cm^-2的Si納米線;然后,利用L4514自動(dòng)控溫管式加熱爐,基于高溫固相法,在溫度為1100℃、摻雜時(shí)間為60min和N2氣流量為1000sccm等工藝條件下,以高純Tb4O7(99.99%)粉末為稀土摻雜劑對(duì)不同Si納米線襯底進(jìn)行稀土摻雜,制備一系列的熒光納米材料SiNWs:Tb^3+樣品;室溫下利用HitachiF-4600型熒光分光光度計(jì),固定激發(fā)光波長為243nm、激發(fā)光狹縫為2.5nm、發(fā)射光狹縫為2.5nm、掃描波長范圍為450~650nm、光電倍增管(photomultiplier lube,PMT)電壓為600V等參數(shù)下,測量了不同樣品的光致發(fā)光特性;最后,實(shí)驗(yàn)測試了該熒光納米材料的光學(xué)穩(wěn)定性,如時(shí)間(0~30d)、溫度(300~500K)、酸堿(pH1和11)、抗光漂白(0~120min)等穩(wěn)定性以及水溶性和分散性。結(jié)果顯示,在襯底為"金字塔"織構(gòu)表面上、生長時(shí)間為30min、以Au為金屬催化劑等條件下制備的Si納米線為Tb^3+摻雜襯底時(shí),SiNWs:Tb^3+的綠光發(fā)射強(qiáng)度較大,其發(fā)光強(qiáng)峰值位于554nm,屬于能級(jí)5D4→7F5的躍遷,另外在波長為494,593和628nm出現(xiàn)了三條發(fā)光譜帶,它們分別屬于能級(jí)5D4→7F6,5D4→7F4和5D4→7F3的躍遷。另外,樣品展示出了優(yōu)異的時(shí)間、溫度、�