电子激励ZnO纳晶薄膜荧光机制与紫外效率研究

电子激励宽禁带半导体紫外荧光光源被誉为下一代无汞环保、高效率紫外光源的首选。ZnO本征高熔点、高导热率、耐电子辐照的特性确保了其作为的阳极荧光发射体的材料稳定性。本课题以低成本、化学液相法生长的高结晶质量、取向的ZnO纳米单晶阵列薄膜为紫外荧光材料，系统研究其电子激励紫外荧光发射特性和机制，讨论伴随能量电子轰击过程中的热效应以及纳米晶的表面效应对紫外发射的影响，考察其电子束泵浦的激射行为，阐明其激射特征和机制；定量研究其电子束激励紫外荧光发射效率，从改进电子束流注入效率、材料量子转换效率、器件光抽出效率三方面提高电光转换效率；以碳纳米管为冷阴极电子发射源，优化与阳极纳米晶薄膜激发效率相匹配的发射结构和工作参数，研究并提高其紫外发光效率，为制备发光性能稳定的低成本、高效率、环境友好的无汞型真空冷阴极场电子发射激励紫外荧光光源奠定基础。

在国家自然基金支持下，项目围绕电子激励氧化锌纳米晶薄膜的荧光机制与紫外效率这一主题，开展了实验研究工作，主要结论包括一下几个方面，1、系统性研究了液相法低成本制备氧化锌纳米晶的生长规律，提出了优化生长工艺；2、通过对氧化锌纳米晶的阴极射线荧光光谱测量，掌握了其荧光发射规律，明确了荧光发射峰的来源，其中带边近紫外发射峰半高宽19nm，紫外可见发射峰强度比高达8000，发现了显著的光波导效应；3、研究了碳纳米管阴极发射体的制备工艺，提出了两种制备碳纳米管发射体制备工艺，为提供冷阴极电子源奠定了基础；4、以碳纳米管为阴极电子发射体，氧化锌纳米晶薄膜为阳极，在阳极电压2KV，间距0.5mm的条件下，获得了优异的近紫外光，并且观察到随激励电压的增强，发射峰显著红移，这一红移归因于热声子参与的电子-空穴复合机制。初步测量显示其紫外荧光效率为10%，大于传统的氧化锌薄膜。5、我们实验证明，上述近紫外光可以激发光致荧光粉末，获得较强的红、绿、蓝三基色荧光，进而，我们利用真空封装技术，封装制备了红、绿、蓝三基色电子激励荧光光源，为进一步开发环保型荧光光源奠定了基础。6、在基金的支持下，我们还开展了新型三层膜结构的透明导电膜制备、电致变色、二维原子晶体材料的制备等相关研究。总之，我们基本完成了项目预定的各项目标，发表学术论文6篇，其中SCI收录5篇，EI论文3篇，申请专利3项。