纳米ZnO和稀土离子掺杂ZnO发光材料制备与发光机制 本书特色

本文系统地介绍了有关发光物理学的基本概念；系统地阐释了纳米材料所特有的量子尺寸效应、量子限域效应、量子隧道效应和表面效应等介观物理特性；系统地介绍了ZnO 的晶体结构和物理化学性质，以及RE3 稀土离子的电子结构和发光特性。给出了纳米ZnO粉体胶体薄膜和稀土离子Er3 、Eu3 、Tb3 掺杂纳米ZnO发光材料的多种物理、化学的制备方法和制备过程要素。本文重点讨论了纳米ZnO 本体和稀土离子掺杂ZnO 的可见发射机制问题。探究了纳米ZnO本体（包括粉体、胶体和薄膜等不同形态材料）和稀土离子（Er3 、Eu3 、Tb3 等）掺杂纳米ZnO 的发光机制和发光性质，探究了材料制备的温度和材料生长气氛对纳米ZnO 薄膜结构与蓝光发射的影响，探究了稀土离子掺杂浓度和退火温度对纳米晶ZnO∶RE3 发光性质的影响。

纳米ZnO和稀土离子掺杂ZnO发光材料制备与发光机制 内容简介

本书详细地介绍了发光的性质和特性，纳米ZnO材料的性质和特性，ZnO的晶体结构和物理化学性质，以及Re3 稀土离子的电子结构和发光特性。总结出了纳米ZnO 粉体胶体薄膜和稀土离子Er3 、Eu3 、Tb3 等掺杂纳米ZnO 发光材料的多种物理、化学的制备方法和制备过程要素。本书收纳了宋国利教授的毕生研究的精华，本文给出的方法、观点、结论，具有一定的学术价值和应用价值，可以为纳米半导体发光材料，尤其是纳米ZnO半导体发光材料领域的科学工作者提供参考。

纳米ZnO和稀土离子掺杂ZnO发光材料制备与发光机制 目录

1 纳米发光材料　/　 1 1.1　发射与激发　/　 1 1.1.1　发光与发光中心　/　 1 1.1.2　激发与发光效率　/　 4 1.1.3　发光材料　/　 6 1.2　发光光谱　/　 6 1.2.1　发射光谱　/　 7 1.2.2　吸收光谱　/　 8 1.2.3　激发光谱　/　 9 1.2.4　X 射线衍射光谱　/　 11 1.3　纳米材料特性　/　 12 1.3.1　表面效应　/　 14 1.3.2　量子限域效应　/　 15 1.3.3　量子隧道效应　/　 15 1.3.4　量子尺寸效应　/　 16 1.3.5　纳米半导体吸收带隙布鲁斯公式　/　 16 ZnO 晶体结构和RE3 稀土离子电子结构　/　 19 2.1　ZnO 晶体结构和物理化学性质　/　 19 第1 章 第2 章 目　 录 2 2.1.1　ZnO 的晶体结构　/　 19 2.1.2　ZnO 的物理化学性质　/　 21 2.2　RE3 稀土离子的特征　/　 24 2.2.1　RE3 稀土离子的电子结构　/　 24 2.2.2　RE3 稀土离子发光特性　/　 26 2.3　稀土元素掺杂ZnO 纳米材料的研究现状　/　 28 纳米ZnO 和掺杂RE3 稀土离子ZnO 发光材料的制备　/　 32 3.1　纳米ZnO 粉体的制备　/　 33 3.1.1　化学沉淀法制备纳米ZnO 粉体　/　 33 3.1.2　高温固相制备纳米ZnO 粉体　/　 35 3.1.3　水热法制备纳米ZnO 粉体　/　 35 3.1.4　微乳液法制备纳米ZnO 粉体　/　 36 3.2　纳米ZnO 胶体的制备　/　 36溶胶—凝胶法制备纳米ZnO 胶体　/　 36 3.3　纳米ZnO 薄膜的制备　/　 37 3.3.1　溶胶—凝胶法制备纳米ZnO 薄膜　/　 38 3.3.2　射频磁控溅射方法制备ZnO 薄膜　/　 38 3.3.3　脉冲激光沉积法制备ZnO 薄膜　/　 39 3.3.4　分子束外延法制备ZnO 薄膜　/　 40 3.3.5　金属有机物化学气相沉积法制备ZnO薄膜　/　 40 3.3.6　原子层外延法制备ZnO 薄膜　/　 41 3.3.7　喷雾热解法制备ZnO 薄膜　/　 42 3.4　纳米ZnO∶RE3 的制备　/　 43 3.4.1　纳米ZnO∶Er3 的制备　/　 43 3.4.2　纳米ZnO∶Eu3 的制备　/　 43 3.4.3　纳米ZnO∶Tb3 的制备　/　 44 第3 章 3 纳米ZnO 本体发光机制　/　 49 4.1　纳米ZnO 本体的可见发射机制　/　 50 4.1.1　纳米ZnO 粉体的可见发射机制　/　 50 4.1.2　纳米ZnO 胶体的可见发射机制　/　 54 4.1.3　纳米ZnO 薄膜的可见发射机制　/　 59 4.2　退火温度对纳米ZnO 薄膜可见发射的影响　/　 63 4.3　气氛对纳米ZnO 薄膜结构与蓝光发射的影响　/　 67 RE3 稀土离子掺杂ZnO 发光机制的研究　/　 76 5.1　稀土离子Er3 掺杂纳米ZnO 发光机制　/　 77 5.1.1　ZnO∶Er3 纳米晶的发光机制　/　 77 5.1.2　退火温度对纳米晶ZnO∶Er3 发光性质的影响　/　 82 5.2　稀土离子Eu3 掺杂的纳米ZnO 发光机制　/　 86 5.2.1　ZnO∶Eu3 纳米晶的发光机制　/　 86 5.2.2　退火温度对纳米晶ZnO∶Eu3 发光性质的影响　/　 91 5.3　稀土离子Tb3 掺杂的纳米ZnO 发光机制　/　 95 5.3.1　ZnO∶Tb3 纳米晶的发光机制　/　 95 5.3.2　退火温度对纳米晶ZnO∶Tb3 发光性质的影响　/　 99 5.3.3　稀土离子掺杂浓度对纳米晶ZnO∶Tb3 发光性质的影响　/　 103 索　引　/　 110 后　记　/　 115 第4 章 第5 章 4 Chapter 1 Luminescent Nanomaterials / 1 1.1 Emission and Excitation / 1 1.1.1 Luminescence and Luminescent Center / 1 1.1.2 Excitation and Luminescence Efficiency / 4 1.1.3 Luminescent Materials / 6 1.2 Luminescent Spectrum / 6 1.2.1 Emission Spectrum / 7 1.2.2 Absorption Spectrum / 8 1.2.3 Excitation Spectrum / 9 1.2.4 X-ray Diffraction Spectrum / 11 1.3 Properties of Nanomaterials / 12 1.3.1 Surface Effect / 14 1.3.2 Quantum Confinement Effect / 15 1.3.3 Quantum Tunneling Effect / 15 1.3.4 Quantum Size Effect / 16 1.3.5 Brus Formula for Absorption Band Gap ofNano-semiconductor / 16 Chapter 2 ZnO Crystal Structures and Electron Structures of RE3 CONTENTS 5Rare Earth Ions / 19 2.1 ZnO Crystal structures and physicochemical properties / 19 2.1.1 Crystal structures of ZnO / 19 2.1.2 The physical and chemical properties of ZnO / 21 2.2 The features of RE3 rare earth ions / 24 2.2.1 Electron structures of RE3 rare earth ions / 24 2.2.2 Luminescence characteristics of RE3 rare earth ions / 26 2.3 The research status of rare earth doped ZnO nanomaterials / 28 Chapter 3 Preparations of ZnO nanomaterials and RE3 rare earthIons doped ZnO luminescent materials / 32 3.1 Preparation of ZnO nano-powder / 33 3.1.1 P reparation of ZnO nano-powder by chemical precipitationmethod / 33 3.1.2 P reparation of ZnO nano-powder by high temperature solidphase / 35 3.1.3 P reparation of ZnO nano-powder by hydrothermalmethod / 35 3.1.4 Preparation of ZnO nano-powder by microemulsionmethod / 36 3.2 Preparation of ZnO nano-colloid / 36P reparation of ZnO nano-colloid by Sol-gel method / 36 3.3 Preparation of ZnO nano-thin film / 37 3.3.1 P reparation of ZnO nano-thin film by Sol-gel method / 38 3.3.2 P reparation of ZnO nano-thin film by RF magnetronsputtering / 38 3.3.3 P reparation of ZnO nano-thin film by pulsed laser 6deposition / 39 3.3.4 P reparation of ZnO nano-thin film by the molecular beamepitaxial method / 40 3.3.5 P reparation of ZnO nano-thin film by chemical vapordeposition of metallic organic compounds / 40 3.3.6 P reparation of ZnO nano-thin film by atomic layerepitaxy / 41 3.3.7 P reparation of ZnO nano-thin film by spray pyrolysis / 42 3.4 Preparation of nano-ZnO∶RE3 / 43 3.4.1 P reparation of nano-ZnO∶Er3 / 43 3.4.2 P reparation of nano-ZnO∶Eu3 / 43 3.4.3 P reparation of nano-ZnO∶Tb3 / 44 Chapter 4 Luminescence mechanisms of nano-ZnO / 49 4.1 Visible luminescence mechanisms of nano-ZnO / 50 4.1.1 The visible emission mechanisms of ZnO nano-powder / 50 4.1.2 The visible emission mechanisms of ZnO nano-colloid / 54 4.1.3 The visible emission mechanisms of ZnO nano-thin film / 59 4.2 The effects of annealing temperature on the visible emissionmechanisms of ZnO nano-thin film / 63 4.3 The effects of atmosphere on the structures of ZnO nano-thin film andblue emission / 67 Chapter 5 Luminescence mechanisms of RE3 rare earth ionsdoped ZnO / 76 5.1 Luminescence mechanisms of Er3 doped nano-ZnO / 77 5.1.1 Luminescence mechanisms of ZnO∶Er3 nanocrystal / 77 7 5.1.2 Effects of annealing temperature on luminescenceproperties of ZnO∶Er3 nanocrystal / 82 5.2 Luminescence mechanisms of Eu3 Rare Earth I ons dopednano-ZnO / 86 5.2.1 Luminescence mechanisms of ZnO∶Eu3 nanocrystal / 86 5.2.2 Effects of annealing temperature on luminescenceproperties of ZnO∶Eu3 nanocrystal / 91 5.3 Luminescence mechanisms of Tb3 Rare Earth I ons dopednano-ZnO / 95 5.3.1 Luminescence mechanisms of ZnO∶Tb3 nanocrystal / 95 5.3.2 Effects of annealing temperature on luminescence propertiesof ZnO∶Tb3 nanocrystal / 99 5.3.3 The effects of rare Earth ion doping concentration onluminescence properties of ZnO∶Tb3 nanocrystal / 103 Index / 110 Postscript / 115

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