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1、一H 独酣 渺j 冬人j 矗2 9 j 峨5 t 乏n 勺；j i i j 矗 蚤 易 口 磐 口 T i m e ( m s ) 图4 1 5L a V 0 4 ：D y 3 + 薄膜的荧光寿命光谱，A 、c 和D 分别对应于溶液的浓度为 O 2 、0 。4 和0 5m o l L F i g 4 1 5T h ed e c a yl i f e t i m es p e c t r ao ft h eL a V 0 4 ：D y 3 + f i l m sA Ca n dD w i t h p r e c u r s o rc o n c e n t r a t i o nb e i n
2、g0 2 0 4a n d 0 5m o l Lr e s p e c t i v e l y 上图给出了在添加了P V A 后，具有不同前驱体溶液浓度的薄膜4 F 9 2 - 6 H 1 3 陀 跃迁的荧光寿命光谱。该光谱复合指数衰减定律，并且薄膜A 、C 和D 的寿命 值分别为3 8 6 ，3 7 1 和1 8 0 t s 。根据以前的报道，荧光寿命大小与内部因素例如元 素的掺杂【5 0 】和外部因素例如烧结温度4 8 , 4 9 】有关。对于我们的样品，荧光寿命值或 许与晶体的缺陷的有大的关系。对于薄膜A 具有最大寿命值或许是因为A 的结 晶性最好并且缺陷相对最少，用来沉积薄膜A 的前驱
3、体溶液具有最低的溶液浓 度，由于P V A 的位阻效应以及静电排斥，胶体粒子彼此被P V A 分散开来并且没 有聚合的稳定的悬浮在胶体之中，因而在随后的退火过程中，促进均向反应并且 提高了薄膜的结晶度。然而对于薄膜C ，是由前驱体溶液浓度较高的溶胶沉积得 来的，胶体粒子之间的聚合会导致退火过程中非均向反应以及缺陷的产生。晶体 的缺陷促进了发光的复合，因而导致电子寿命的减小。 2 6 第四章前驱体溶液浓度对L a V O 一：D y 3 + 薄膜性质的影响 4 2 添加P E G 后溶液浓度对薄膜性质的影响 聚乙二醇【5 1 , 5 2 l ( P E G ) 是一种很好的溶胶添加剂。该组实验研
4、究了添加P E G 后，溶液浓度对L a V 0 4 ：D y 3 + 发光薄膜性质的影响。首先将四份不同质量的L a 2 0 3 分别溶于四份相同体积的硝酸溶液( H N 0 3 ：H 2 0 = l ：4 ) 中并且搅拌，待L a 2 0 3 完全溶解后将相应质量的D y 2 0 3 ( n L a 3 + ：n D y 3 + = 0 9 8 ：0 0 2 ) 分别加入并搅拌，待 D y 2 0 3 也完全溶解以后，分别加入相应质量的N H 4 N 0 3 并继续搅拌，经过长时间 搅拌，N I - 1 4 N 0 3 完全溶解，然后在上述四份溶液中分别加入相应质量的柠檬酸( 柠 檬酸与金
5、属阳离子的比为2 ：1 ) ，继续搅拌后柠檬酸全部溶解完，此时四份溶液呈 蓝色透明状态，然后用氨水将四份溶液的p H 值都调为2 3 ，最后在每份溶液中 都加入相同质量的P E G 并且搅拌，之后P E G 完全溶液形成稳定并且均匀的溶胶， 将上述四份溶胶标记为A 、B 、C 和D ，然后放入滴瓶中，室温环境静置一天， 等待镀膜，后期镀膜过程见2 2 3 旋涂镀膜。 4 2 1 添加P E G 后溶液浓度对薄膜结构的影响 ，、 穹 c 咭 ，_ 蚤 易 皇 2 口 1 - 4 W a v e n u m b e r ( c m “) 图4 2 1L a V 0 4 ：D y 3 + 薄膜的红外
6、光谱，A 、B 、C 和D 分别对应于溶液的浓度为 0 3 、0 4 、0 5 和0 7m o l L F i g 4 2 1T h eF T I Rs p e c t r a o ft h eL a V 0 4 ：D y 计f i l m sA ，B ，Ca n dDw i t hp r e c u r s o r c o n c e n t r a t i o nb e i n g0 3 ，O 4 ，0 5a n d0 7m o l L ，r e s p e c t i v e l y 图4 2 1 给出了L a V 0 4 ：D y 3 + 薄膜在不同溶胶浓度下的红外谱，A 、B 、C
7、、D 分别对应制备薄膜的溶胶的摩尔浓度为0 3m o l L 、0 4m o l L 、O 。5 m o l L 、0 7 2 7 吸收峰处 个较宽的峰和2 8 4 6c m J 以及2 9 1 7c m 1 处的两个小峰是由于O H 键的震动所引 起的。从红外谱的分析结果来看：5 0 0 度的退火处理温度是不够的，并不能完全 去除薄膜里面的有机成分；添加P E G 后，溶液浓度对薄膜的红外谱的特征峰的 位置没有明显的影响，只是对特征峰的强弱有微弱的影响。 4 2 2 添加P E G 后溶液浓度对薄膜形貌的影响 图4 2 2 和图4 2 3 给出了不同前躯体溶液浓度下的L a V 0 4 ：D
8、 y 3 + 薄膜分别在 一万倍和十万倍的放大倍数下测得S E M 图谱，从图4 2 2 可以看出，随着前躯体 溶液浓度的增加，薄膜越来越致密。在A 图中即当溶液的浓度为O 3 m o l L 时， 可以看出仅有一些L a V 0 4 ：D y 3 + 的块状物质散落在基片表面；当溶液的浓度上升 到0 4 m o l L 时即图B ，基片表面已经形成薄膜，但是薄膜并不连续，有大量的 裂缝分布在薄膜的表面；随着溶液浓度的继续增加，增加到0 5 m o l L 时，如图C ， 基片表面已经形成连续的薄膜，只是仍然又些许裂缝不规则的分布在薄膜表面； 当溶液的浓度上升为O 7 m o l L 时，从图
9、D 中我们可以看到连续的、均匀分布的 L a V 0 4 ：D ) r 3 + 薄膜。由此我们可以得出，当制备L a V 0 4 ：D y ”薄膜的前躯体溶液的 浓度为0 7 m o l L 时，我们便可以得到连续、均匀的L a V 0 4 ：D y ”薄膜。从图4 2 3 中我们可以看到更为清晰的薄膜的表面结构，L a V 0 4 ：D y ”薄膜是由颗粒组成，并 且随着前躯体溶胶的溶液浓度的增加，颗粒之阳J 的距离越来越小，逐渐形成连续 的，缺陷越来越少的薄膜。而由于加入到每个不同的溶液浓度的溶胶里的P E G 量是一样的，又因为P E G 是种高分子的化合物，它具有特殊的空间位阻稳定 作
10、用，将P E G 加到溶液中，P E G 的高分子长链的其中一端在L a V 0 4 ：o + 溶液中 充分伸展，另一端吸附在L a V 0 4 ：D y ”颗粒表面形成几纳米到几十纳米厚的吸附 层，降低固液界面的表面张力，产生空间位阻效应，从而阻碍L a V 0 4 ：D y 3 + 颗粒 间的碰撞附聚以及重力沉降。当溶液中溶液浓度很低时，如4 2 3 中图A 和图B 所示，L a V 0 4 ：D y 3 + 不足以形成连续的薄膜，当溶液浓度上升到o 5 m o l L 时， 第四章前驱体溶液浓度对L a V 0 4 ：D 旷+ 薄膜性质的影响 L a V 0 4 ：D y 3 + 足够形
11、成连续的薄膜，但是由于P E G 与L a V 0 4 ：D y 3 + 颗粒比例过大， 如4 2 3 中图C 所示，会造成P E G 过量，伸向溶液中的高分子长链相互缠绕在 鬻溺 蛩一曩00 j 。? 0 jL 。灞 i 。I 鬈二。：j + 蔓0 ，| ，印：“1 _ j 凌 童o + i j 一! o 譬+ 一，：1 镬 。+ j ，_ io 。7 曩二o 叠二。，。i 滋 ? j ：，i oI ，。：j ，j ，。，一_ ? ! 灞 警o 毫= 0 0 0 馐 图4 2 2 不同前躯体溶液浓度下的L a V 0 4 ：O + 薄膜在低放大倍数下所测得的 S E M 图，A 、B 、和D
12、 分别对应于溶液的浓度为0 3 、0 4 、0 5 和0 7m o l L F i g 4 2 2T h eS E Mm i c r o g r a p h so ft h es u r f a c eo fL a V 0 4 ：D y 3 + f i l m sA ，B ，Ca n dD w i t hp r e c u r s o rc o n c e n t r a t i o nb e i n g0 3 ，0 4 ，O 5a n d0 7m o l L ，r e s p e c t i v e l ya tal o w a m p l i f i c a t i o nf a c t
13、o r 图4 2 - 3 不同前躯体溶液浓度下的L a V 0 4 ：O + 薄膜在高放大倍数下所测得的 S E M 图，A 、B 、C 和D 分别对应于溶液的浓度为O 3 、0 4 、O 5 和O 7m o l L F i g 4 2 3T h eS E Mm i c r o g r a p h so ft h es u r f a c eo fL a V 0 4 ：D y 3 + f i l m sA ，B ，Ca n dD w i t hp r e c u r s o rc o n c e n t r a t i o nb e i n g0 3 ，0 4 ，0 5a n d0 7m o
14、l L ，r e s p e c t i v e l ya ta h i g h a m p l i f i c a t i o nf a c t o r L A Y 0 4 ：D y + 薄膜的制备及性质研究 一起，包覆在L a V 0 4 ：D y 3 + 薄膜表面，降低薄膜的发光强度，这与发射谱的结果 是相一致的，当溶液浓度继续上升至0 7 m o l L 时，如4 2 3 中图D 所示，此时 P E G 量与L a V 0 4 ：D y 3 + 颗粒比例合适，形成连续的稳定薄膜，此时薄膜的发射光 强度最大。 4 2 3 添加P E G 后溶液浓度对薄膜光学性质的影响 4 2 3 1 透
15、射光谱分析 ，- 、 摹 、_ ， a o 们 们 g 们 磊 - 一 W a v e l e n g t h ( n m ) 图4 2 4L a V 0 4 ：D y 3 + 薄膜的透射光谱，A 、B 、C 和D 分别对应于溶液的浓度 为0 3 、0 4 、0 5 和O 7m o l L F i g 4 2 4T h eo p t i c a lt r a n s m i s s i o ns p e c t r ao ft h eL a V 0 4 ：D y ”f i l m sA ，B ，Ca n dD w i t hp r e c u r s o rc o n c e n t r a t i o nb e i n gO 3 ，0 4 ，0 5a n d0 7m o l L ，r e s p e c t i v e l y 图4 2 4 给出了不同的前躯体溶液浓度下的L a V 0 4 ：D y 3 + 薄膜的透射谱。所有 的透射谱都是在以空气为参比的条件下测得的，并且它们表现出了相似的特性， 表明溶液的浓度改变对光的总体透过性影响并不大。如图，在3 5 0 n m 以下，透 射谱上有一个很尖锐的下降，这是由于对紫外光的基本吸收所引起的。这个对紫 外光的吸收可以减少到达电池表面的紫外光，从而可以延长电池的寿命。在 3 8 0 n m 左右，有
