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铕掺杂铝酸盐基质发光材料的制备及性能研究

铕掺杂铝酸盐基质发光材料的制备及性能研究
铕掺杂铝酸盐基质发光材料的制备及性能研究

本科毕业论文

铕掺杂铝酸盐基质发光材料的制备

及性能研究

Preparation and Performance of europium-doped aluminate matrix light-emitting materials

专业:无机非金属材料工程

班级:2008(1)

姓名:王幸福

指导教师姓名:李金涛

指导教师职称:讲师

铕掺杂铝酸盐基质发光材料的制备及性能研究

专业班级:08级无机非金属材料工程(1)班学生姓名:王幸福指导教师:李金涛职称:讲师

摘要稀土掺杂铝酸盐基质长余辉发光材料作为一种非放射性发光粉,具有余辉时间长、发光亮度强、发光波长可调节及对环境友好的优良特点,是新一代的发光材料,成为了目前国内外发光材料的研究热点。目前已报道对稀土发光材料合成方法的研究有很多,但大多存在合成工艺复杂、温度高和投入生产成本高的缺点。燃烧法的研究时间不长,具有简单快捷、高效节能的优点,是表现出很好的就业前景。

本研究以硝酸盐、尿素和稀土氧化物为初始原料,采用燃烧法成功合成了

SrAl

2O

4

:Eu2+和SrA1

2

O

4

:Eu2+,Dy3+系列发光粉。通过实验确定了前驱物合成过程中

溶解稀土氧化物所用浓硝酸的量、溶解原料用水量;研究了助燃剂(尿素)的用量、

燃烧气氛环境等因素对SrA1

2O

4

:Eu2+发光性能的影响;论文还重点研究了稀土离

子Dy3+的掺杂浓度及燃烧反应的引发温度对样品发光性能的影响,证实了Dy3+对Eu2+的敏化作用。研究结果表明:当尿素∶硝酸盐=7∶1(摩尔量比);硼酸0.08(摩尔分数)时,对材料的发光效果有较好的促进作用;同时发现,在其它合成

工艺条件相同时,Eu2+浓度为 2.0%,引燃温度为700℃时,制备的SrA1

2O

4

:Eu2+

样品有较好的发光效果。

关键词:发光材料燃烧合成铝酸盐稀土

Preparation and Performance of europium-doped

aluminate matrix light-emitting materials

Abstract The rare-earth doped aluminate matrix long afterglow luminescent material as a non-radioactive phosphor, long afterglow time, brightness, the emission wavelength can be adjusted and fine features environmentally friendly, is a new generation of light-emitting materials has become the current luminescent materials at home and abroad hotspot. It has been reported a lot of research on luminescent materials synthesis methods, but most complex synthesis process, the temperature is high and inputs the drawback of high cost of production. Combustion method is not a long time, with quick and easy, the advantages of energy efficient, and demonstrate good employment prospects.

In this study, urea nitrate and rare earth oxides as initial raw materials, adopts the burning method successfully synthesized by SrAlO4: Eu2+ and SrAl2O4: Eu2+, Dy3+ series of luminous powder. Through the experiment to determine the precursor in the synthesis process of rare earth oxide dissolved with concentrated nitric acid, the amount of dissolved material consumption; study of combustion-supporting agent (urea), the amount of combustion atmosphere environment and other factors on the SrAl2O4: Eu2+ luminescence properties; the paper also focuses on the study of rare earth ions Dy3+ doping concentration and the combustion reaction the induced temperature on luminescence performance influence, confirmed Dy3+to Eu2+sensitization effect.. The results show that: when the urea : nitrates = 7?1(mole ratio); boric acid 0.08(mole fraction), the material of the luminous effect is better stimulative effect; at the same time, in other synthetic technology conditions are the same, the Eu2+ concentration was 2%, the ignition temperature is 700℃, preparation SrAl2O4: Eu2+ sample has better luminous effect.

Key words light-emitting materials combustion synthesis aluminate rare earth

目录

引言 (1)

第一章绪论 (2)

1.1 发光材料概述及其发展历史 (2)

1.2 稀土离子的发光性 (3)

1.2.1 发光原理 (3)

1.2.2 稀土离子的电子层构型和价态 (5)

1.2.3 稀土离子的能级跃迁和光谱特性 (5)

1.2.4 晶体场对稀土离子跃迁的影响 (6)

1.3 发光材料的种类与应用 (7)

1.3.1 光致发光材料 (7)

1.3.2 电致发光材料 (8)

1.3.3 阴极射线发光材料 (8)

1.3.4 X 射线发光材料 (8)

1.3.5 应力发光材料 (8)

1.4 发光材料的主要合成方法 (9)

1.4.1 高温固相法 (9)

1.4.2 溶胶—凝胶法 (9)

1.4.3 共沉淀法 (10)

1.4.4 水热合成法 (10)

1.4.5 微波法 (10)

1.4.6 电弧法 (10)

1.4.7 燃烧法 (10)

1.5 发光材料的研究现状及问题 (11)

1.5.1 国内外研究现状 (11)

1.5.2 主要问题 (12)

1.6 立题依据及意义 (12)

1.6.1 立题依据 (12)

1.6.2 研究任务 (13)

第二章实验过程 (14)

2.1 燃烧合成反应过程及其基本原理 (14)

2.2 原料和仪器设备 (15)

2.2.1 原料 (15)

2.2.2 实验主要试剂和仪器 (17)

2.3 实验过程 (17)

2.3.1 前驱物的制备 (17)

2.3.2 样品的燃烧合成 (18)

2.3.3 性能测试分析 (18)

第三章实验结果分析与讨论 (19)

3.1 硝酸溶剂用量的确定 (19)

3.2 水用量的确定 (20)

3.3 尿素用量的确定 (20)

3.4 燃烧反应气氛环境 (22)

3.5 助溶剂用量的影响 (23)

3.6 燃烧引发温度对SrAl2O4:Eu2+的影响 (24)

3.7 Eu2+浓度对铝酸锶发光性能的影响 (25)

3.8 Dy3+浓度对SrA12O4:Eu2+发光性能的影响 (26)

结论 (27)

致谢 (28)

参考文献 (29)

引言

长余辉发光材料又被称为蓄能材料、蓄光材料或夜光材料, 属于光致发光材料,是指在紫外线或日光等光源短时间照射下,能吸收光能并将能量储存起来,光照结束后,在相对于照射光源较暗的环境中能持续发光10h以上的功能材料。有关它的研究至今已有百余年的历史。20世纪初,ZnS体系长余辉材料被发现并得到广泛的应用,但硫化物发光体在空气中易被氧化, 化学稳定性很差, 且量度低,余辉时间短, 在应用中受到很大限制, 已逐步被淘汰。在20世纪70年代一般投入工业应用的发光材料大都是以硅酸盐、磷酸盐,硫化物为阴离子。主要原因是高纯的硅酸,碱土碳酸盐,碱土磷酸盐比较容易得到,而缺少具有精细粒度的高纯氧化铝,其次铝酸盐发光材料的烧成温度比磷酸盐(一般为1100-1200℃)硅酸盐(1100-1300℃)高得多,一般达到1300-1600℃,甚至达到1700℃,这都阻碍了铝酸盐为基质的发光材料的开发。

稀土元素是周期表中B族,共17种元素。其本身具有丰富的电子结构,表现出许多光、电、磁的特性,有广泛的应用前景。我国是世界稀土资源最丰富的国家,占世界储量的80%,在稀土研究方面有着得天独厚的优势。90年代初,铝酸盐体系长余辉材料研制成功, 其余辉时间和亮度都是传统硫化物发光体的10倍以上, 能稳定、高效地发出各种色光, 具有余辉时间长、余辉亮度高、光热化学稳定性好、不含放射性、可重复利用等优点。因此其不仅能用作传统的发光材料, 还能作为一种新型的光电材料或元件(如光存储、放大器和显示设备等),更有望应用于信息处理、新能源、生命科学和宇宙尖端科技领域, 影响未来科技的发展。

目前报道的铝酸盐发光材料主要有稀土离子(Eu2+,Dy3+,Nd3+等)激发的SrAl

2O

4:

Eu2+,Dy3+、SrA

l4O

7

:Eu2+,Dy3+,Sr

4

Al

14

O

25

:Eu2+,Dy3+,CaAl

2

O

4

:Eu2+,Nd3+,BaAl

2

O

4

Eu2+,Dy3+等。

本文本文以大量文献资料为基础对铝酸盐长余辉材料的发展历史、发光原理、制备方法、影响因素进行了系统的介绍, 并对其发展前景进行了展望。

第一章绪论

1.1 发光材料概述及其发展历史

追朔发光现象及发光材料的历史,世界上有关最早的发光材料的说法有很多报道,真正有文字记载的可能是在我国宋朝的宋太宗时期(公元976-998年)所记载的用“蓄光颜料”绘制的“牛”画。究其原因是此画中的牛是日本人用牡蛎制得的发光颜料所画。西方最早记载发光物质在17世纪左右,1603年意大利人的一位叫卡斯凯洛斯[1](Cascioarol)在焙烧当地矿石时,在得到一块发红光的物质,在今天通过人们对发光材料的认识来看,它实际上以后人工制备的硫化钡蓄光型发光材料。在长余辉发光历史的另一个里程碑是1669年磷元素的发现,当时,发现者这种元素能够发出微弱的冷光,从那时起,人们把能够发出冷光的物质叫做磷光体,把这种发光现象叫做磷光[2]。

人们真正意义上把具有发光现象的物质作为发光材料来研究和应用,最早可追溯到1886年法国人sidot制备的ZnS:Cu上,它是第一个具有实际应用意义的长余辉发光材料。对于硫化物长余辉发光材料,最初是以ZnS、CaS、SrS等作为基质材料,添加少量变价元素,在一定条件下烧制而成的一系列长余辉发光材料。后来,人们在ZnS:Cu加入少量的放射性物质如Pm、Co等,使硫化物长余辉发光材料的发光亮度和余辉时间都得到了提高,但是其在紫外光照射下或者在潮湿环境中会分解变黑,亮度下降,并且放射性元素的加入对人身健康和环境都造成危害,因此材料的使用仍受到极大的限制[3,4],并且在20世纪70年代一般投入工业应用的发光材料大都是以硅酸盐、磷酸盐,硫化物为阴离子。不过自从1974年菲利浦公司verstegen等发明稀土铝酸盐体系三基色荧光粉后,铝酸盐基质发光材料便占据了荧光粉市场的主导地位[5]。这种新型材料一经问世,其优异的蓄光性能就得到了人们的认可,被誉为第二代蓄光型发光材料。20世纪90年代中期,通

过在SrAl

2O

4

:Eu2+体系中掺杂三价稀土离子,开发除了性能有显著提高的新型长

余辉发光材料SrAl

2O

4

:Eu2+,Dy3+。该材料用紫外线或日光照射后均能发射明亮持

久的绿色长余辉,余辉发射峰位于520nm,为Eu2+的5d→8S

7/2

跃迁发光,同时其余辉亮度、余辉时间、材料化学稳定性都远远超过了硫化物基长余辉发光材料[6]。

这种长余辉发光材料的出现引起了人们对寻找新型长余辉发光材料的极大兴趣,近年来有关长余辉发光材料的研究报告纷纷出现。

目前,新型蓄光型发光材料的技术得到很大发展,现已广泛应用于建筑装饰、交通运输、军事设施、消防安全、日用生活用品等领域,并由此形成了发光产业链,国内外市场前景广阔。现在发光材料的应用已经非常普遍,在日常生活中每天都会遇到它,例如荧光灯、电视机、计算机显示器、机场的X射线安检器以及人民币上的防伪标记等,发光材料已经成为人们日常生活中不可缺少的材料。1.2 稀土离子的发光性

1.2.1 发光原理

晶体的基本特征是微粒按一定的规律呈周期性排列。晶体中的能带有带价,导带,禁带。但是,在实际晶体中,可能存在杂质原子或晶格缺陷,局部地破坏了晶体内部的规则排列,从而产生一些特殊的能级,称为缺陷能级。发光材料晶体中存在的大量缺陷所产生合适的缺陷能级是其具有发光性的关键。

稀土化台物的发光是基于稀土离于4f电子在f—f组态之内或f—d组态之间的跃迁。具有未充满的4f壳层的稀土原子或离子其光谱大约有30000条可观察到的谱线,它们可以发射从紫外光可见光到红外光区的各种波长的电磁辐射。由于很多稀土离子具有丰富的能级和它们的4f电子跃迁特性使稀土成为一个巨大的发光宝库,为高新技术提供了很多性能优越的发光材料[2]。

由于稀土元素具有独特的电子层结构,稀土元素的原子、离子具有未充满的受外界屏蔽的4sfd电子组态,当稀土离子吸收光子以后,4sfd电子可从能量低的能级跃迁到能量高的能级,可以产生多种多样的辐射吸收,能级跃迁通道多达20多万个。可以产生多种多样的辐射吸收和发射,构成广泛的发光和激光材料。

图1-1为某发光离子R在其基质晶格中的发光行为示意图。发光体一般包括两个部分:基质与发光中心R(通常称为激活剂),该系统中的发光过程如下:激活剂R吸收激发光的能量变为激发态R*,激发态R*是不稳定的,当从激发态R*回到基态R时释放出光,它回到基态时有两种途径(如图1-2中R所示):一种以热的形式把激发的能量释放给临近的晶格,成为“无辐射弛豫”,也叫荧光猝灭;另一种以辐射形式释放激发能量,称“发光”。在第一种过程中,激发态的能量

用于激发基质的振动,使基质的温度提高。应避免或减少非辐射弛豫过程释放能量,是高效发光物质研制中必须考虑的关键问题。

图1-1 稀土离子发光示意图图1-2稀土离子的能级跃迁示意图

Fig1-1 Schematic diagram of the luminescence Fig1-2 Schematic diagram of energy level

of rare earth ion luminescence of rare earth ion

因为激发光并不仅仅被激活剂吸收,所以许多发光物质的发光过程要比图1-1所示的情况复杂得多。例如,基质中还掺杂有另外一种或多种离子,这些离子也可以吸收激发辐射,然后把能量传给激发剂。(图1-3) S将激发能传递给R,即S吸收的全部或部分激发能由R产生发射而释放出来,这种现象称为“敏化发光”,R称为激活剂,S通常被称为R的敏化剂[5]。传递方式[7]:

S*+R S+R*

可以说S敏化R。然而,R*也可以非辐射衰减,在这种情况下,R被看成是S发光的猝灭剂。

图1-3发光材料的能量传递示意图

Fig1-3 Schematic diagram of energy transmission luminescence materials

1.2.2 稀土离子的电子层构型和价态

稀土之所以具有优良的发光性能,就在于它具有优异的能量转换功能,而这又是由它的电子层结构决定的[8]。

稀土元素钪和钇的电子层构型分别为:

Sc 1s22s22p63s23p63d14s2或[Ar]3d14s2

Y 1s22s22p63s23p63d104s24p64d15s2或[Kr]4d15s2

根据5d轨道电子数目的不同,镧系元素原子的电子层结构有两种类型:

[Xe]4f n6s2或[Xe]4f n-15d16s2

镧、铈、钆的基态电子构型为[Xe]4f n-15d16s2;镨、钕、钷、钐、铕、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥均属于[Xe]4f n6s2类型。

稀土元素的最外两层sd、6s电子构型基本相同,在化学反应中易于在sd、6s 或4f亚层失去3个电子成为+3价态电子。根据Hund规则,对于同一电子亚层,当电子分布为全充满、半充满和全空时,电子云的分布呈球形,原子或离子体系比较稳定。因此La3+(4f0)、Gd3+(4f7)和Lu3+(4f14)比较稳定。在La3+之后的Ce3+比4f0一个电子,Gd3+之后的Tb3+比4f7多一个电子,它们有进一步被氧化成+4价的趋势。而在Gd3+之前的Eu3+比4f7少一个电子,Lu3+之前的Yb3+比f14少一个电子,它们有获得电子而被还原为+2价态的倾向。图1-4为斓系稀土元素价态变化倾向示意图,其横坐标为原子序数,纵坐标线的长短表示价态变化倾向的相对大小[9]。

图1-4稀土元素的价态变化倾向[9]

Fig1-4 Schematic of the valence change tendency of rare earth elements

1.2.3 稀土离子的能级跃迁和光谱特性

稀土的发光是由于稀土离子的4f电子在不同能级之间跃迁产生的。稀土离子位于内层的4f电子在不同能级之间的跃迁,产生了大量的吸收和荧光发射光谱的信息,这些光谱信息是化合物的组成、价态和结构的反应,这为设计、合成具有特定性质的发光材料提供了有力的依据。

电子从基态或较低能级跃迁到较高能级是一个吸收激发能量的过程,从激发态的价高能级跃迁到较低能级或是基态时产生光的发射,能级跃迁过程与稀土离子的光谱特性密切相关[8]。

(1)+3价稀土离子的发光特点:具有f—f 跃迁的发光材料的发射光谱

呈线状,色纯度高;荧光寿命长;由于4f 轨道处于内层,材料的发光颜色基本不随基质的不同而改变;光谱形状很少随温度而变,温度猝灭小,浓度猝灭小。

在+3价稀土离子中,Y3+和La3+无4f 电子,Lu3+的4f亚层为全充满的,都具有密闭的壳层,因此它们属于光学惰性的,适用于作基质材料。从Ce3+到Yb3+,电子依次填充在4f轨道,从f1到f13,其电子层中都具有未成对电子,其跃迁可产生发光,这些离子适于作为发光材料的激活离子。

(2)非正常价态稀土离子的光谱特性

价态的变化是引发、调节和转换材料功能特性的重要因素,发光材料的某些功能往往可通过稀土价态的改变来实现。

① +2价态稀土离子的光谱特性

+2价态稀土离子(RE2+)有两种电子层构型:4f n-15d1和4f n。4f n-15d l构型的特点是5d轨道裸露于外层,受外部场的影响显著。4f n-15d l→4f n (即d-f跃迁) 的跃迁发射呈宽带,强度较高,荧光寿命短,发射光谱随基质组成、结构的改变而发生明显变化。与RE3+相比,RE2+的激发态能级间隔被压缩,最终导致最低激发态能量降低,谱线红移。

② +4价态稀土离子的光谱特性

+4价态稀土离子和与其相邻的前一个+3价稀土离子具有相同的4f电子数目。例如Ce4+和La3+,Pr4+和Ce3+,Tb4+和Gd3+等。+4价态稀土离子的电荷迁移带能量较低,吸收峰往往移到可见光区。如Ce4+与Ce3+的混价电荷迁移跃迁形成的吸收峰已延伸

到450 nm附近,Tb4+的吸收峰在430nm附近。

1.2.4 晶体场对稀土离子跃迁的影响

一般来说,稀土离子是通过取代基质中某个阳离子的格位而进入基质晶格的,从而会受到其周围阴离子配位场的作用,这种作用不但会对稀土离子的d-f 间跃迁有着强烈的影响,而且对其f-f间跃迁也有很大的影响,一般表现在三个方面[8]:

(1)可改变三价稀土离子在晶体场所处位置的对称性,使不同跃迁的谱线强度发生明显的变化;

(2)可影响某些能级的分裂;

(3)某些基质的阴离子团可吸收激发能量并传递给稀土离子而使其发光,即基质中的阴离子团起敏化中心的作用。特别是当阴离子的中心离子(Me)和介于中间的氧离子O2-以及取代基质中阳离子位置的稀土离子(RE)形成一直线时,即Me—O—RE接近180度时,基质阴离子团对稀土离子的能量传递最有效。

由此可见,稀土离子发光的性质不但由自身的电子构型决定,而且在很大程度上取决于自身所处的晶体配位场的性质。

1.3 发光材料的种类与应用

发光材料的种类非常之多,几乎所有的材料在高能激发后均能发光。在日常的工作中,人们常常按激发方式进行分类见下表。

表 1-1 发光材料分类

Table1-1 Classification of luminescent material

名称激发方式

光致发光材料光的照射

电致发光材料气体放电或固体受电场作用

阴极射线发光材料高能电子束的轰击

放射线发光材料核辐射的照射

X射线发光材料X射线的照射

摩擦发电机械压力

化学发电化学反应

生物发电生物过程

1.3.1 光致发光材料

光致发光是指用紫外、可见光及红外光激发发光材料而产生发光的现象。它大致经历吸收、能量传递和光发射三个阶段。光的吸收和发射都是在能级之间的跃迁,都经历激发态,而能量传递则是由于激发态的运动。激发光辐射的能量可直接被发光中心吸收,也可被发光材料的基质吸收。在第一种情况下,发光中心吸收能量向较高能级跃迁,随后跃迁回到较低能级或基态能级而产生发光。在第二种情况下,基质吸收光能,在基质中形成电子-空穴对,它们可能在晶体中运动,被束缚在各个发光中心上,发光是由于电子与空穴的复合而引起的。光致发光材料可分为荧光灯用发光材料、LED发光材料、PDP用发光材料、长余辉发光材料和上转换发光材料[10]。

1.3.2 电致发光材料

电致发光是由电场直接作用在物质上所产生的发光现象,电能转变为光能,而且无热辐射产生,是一种主动发光型冷光源。电致发光器件可分为两种:注入式发光和本征型发光。注入式发光是由电子-空穴对在p-n结附近结合而产生的发光现象;而本征型发光是通过高能电子碰撞激发发光中心所产生的发光现象,电子的能量来自数量级为108V/m的高电场,因此,这种发光现象称为高场电致发光[11,12]。

1.3.3 阴极射线发光材料

阴极射线发光材料是用电子束激发而发光的物质。电子射入发光材料的晶格,由于一系列的非弹性碰撞而形成二次电子,其中一部分由于二次发射而损失掉,而大部分电子激发发光中心,以辐射或无辐射跃迁形式释放出所吸收的能量,这些跃迁间的比例决定了发光的效率。阴极射线发光材料在电视机显像管等方面有着重要的应用[13]。

1.3.4 X射线发光材料

X射线发光材料是一类在X射线激发下发光的材料。它的发光过程与阴极射线发光材料的发光过程比较类似,是通过X射线照射发光材料,基质晶格中会产生大量的二次电子,这些电子间接或直接地激发发光中心(相当于发光中心吸收了X射线),而后发光中心再将所吸收的能量有效地转化为光辐射。其激发概率随发光物质对X射线吸收系数的增大而提高。这个系数随原子序数的增大而增大,因此,X射线发光材料最宜采用含有重元素(如Cd,Ba,W等)的化合物[14,15]。

1.3.5 应力发光材料

应力发光材料是将机械应力加在某种固体材料上而导致发光现象的材料。这种机械应力可以是断裂、摩擦、挤压、撞击等形式。比较激烈的应力发光现象在地震时可以明显地观察到,一些材料在断裂时经常可观察到发光现象,如SiO

2

NaCl、TiO

2、SrTiO

3

等。但在许多材料中,这种发光的强度十分微弱,一般很难

检测到。应力发光可分为三种类型:断裂发光、弹性形变发光、非弹性形变发光。非破坏性的应力发光一般只在少数材料中观察到。由于发光强度低,应力发光离实际应用还有一段距离[16]。

1.4 发光材料的主要合成方法

铝酸盐基质长余辉发光材料的制备工艺一直是此领域科研工作者研究的热点之一。为了获得性能更好的发光材料,拓宽其应用领域,人们对发光材料的合成工艺技术一直进行着不断地探索研究。探索过的工艺技术有高温固相法、溶胶-凝胶法水、热合成法、共沉淀法、燃烧法、微波法和微波等离子体法等。其中固相法已应用于大规模的生产实际中,但仍存在合成温度高、生产周期长、耗能大、产物结块严重需破碎等问题。

1.4.1 高温固相法

高温固相法是制备发光材料行业中最传统的一种方法,其制备工艺相对比较成熟。该方法是将达到要求纯度、粒度的原料按一定的比例称量混合研磨,然后在一定的温度、气氛加热时间等条件下进行灼烧,灼烧的最佳温度、时间是由具体实验确定,灼烧气氛是由具体材料确定,一般的长余辉发光材料是在还原气氛

下进行的。此外,还需洗涤、烘干、焙烧、筛选,得到所需的长余辉材料。林元

华等曾用高温固相法成功地合成了SrAl

2O

4

:Eu2+,Dy3+超长余辉发光粉。首先将

SrCO

3(分析纯)、Eu

2

O

3

(99.99%)和Dy

2

O

3

(99。99%)按一定量称量并加入一定

量的助熔剂(NH

4F或H

3

BO

3

)充分混合,加入Al

2

O

3

(光谱纯)粉体,混合均匀,

然后在弱还原气氛中,1350度煅烧2~4h后,经冷却、粉碎、过筛。即得到黄

绿色SrAl

2O

4

:Eu2+,Dy3+发光粉体[17]。

高温固相法的主要优点是能保证形成良好的晶体结构,晶体缺陷少,余辉时间长,产物发光效率高,有利于工业化生产。缺点是焙烧温度高(1200~1400℃),还原时间长(2~4h),产品冷却也需要相当长的时间, 所得物质硬度大, 要得到粉状材料应用于实际就必须进行球磨, 既耗时又耗能, 同时又易带入杂质, 影响发光强度。

1.4.2 溶胶-凝胶法

溶胶- 凝胶法(Sol-gel)是一种湿化学合成方法。具体方法很多,其中之一具体合成过程:采用的母体材料是含有铝的有机化合物溶液,配以激活剂、共激活剂、助熔剂等有机化学物溶液或化合物的水溶液,混合后,加入水,在溶液中净化48h以上,形成凝胶,经干燥,灼烧除去有机物后,再在弱还原气氛下烧结2-3h, 即可得到高纯、超细的纳米发光粉体。利用其合成的发光材料可以获得较小的粒径, 无需研磨, 且合成温度比传统的合成方法要低,而且节约能源,因此这种方法在发光材料合成中具有相当大的潜力, 是合成纳米发光材料的重要方法之一,是应用前景非常广阔[10]。

1.4.3 化学沉淀法

利用可溶于水的物质, 通过在水溶液中进行化学反应, 生成难溶物质, 并从水溶液中沉淀来。沉淀物经洗涤、过滤后, 加热分解而制成高纯度超细粉体。如用缓冲溶液沉淀法将Al、Sr、Eu、Dy等的可溶性盐配制成一定浓度的溶液,将缓冲溶液作为一种沉淀介质,使金属醇盐溶液与之相混合,生成沉淀,将沉淀物

洗涤、干燥,随后在还原气氛下烧结,即可获得可制备SrAl

2O

4

:Eu2+,Dy3+长余辉荧

光粉。

1.4.4 水热合成法[18]

水热合成法以液态水或气态水作为传递压力的介质,利用在高压下绝大多数

物相均能部分溶于水,而使反应在液相或气相中进行。在60-70℃从Al和Eu

的硫酸盐混合液中制备出Al

2O

3

·xH

2

O(2《x《10)凝胶, 洗去凝胶中的SO

4

2-

离子, 将SrO粉体与此凝胶充分混合, 随后将此混合物与含有游离CO

2

的蒸馏水一起置于聚四氟乙烯高压釜中于240-260℃下反应6-8小时后, 最后将水合

反应产物水洗, 干燥, 并于850-1150℃烧结(还原气氛)即可获得SrAl

2O

4

: Eu2+,

Dy3+长余辉荧光粉。

1.4.5 微波法

微波法是近10年来迅速发展的新兴制备方法, 利用微波法合成发光材料时,将配好并混合均匀的炉料装入坩埚,置于微波炉加热一定时间,冷却后即可得到产品。其主要特点是:快捷、省时、耗能少,仅需20~30min,操作简便,实验设备简单,周期短;产品疏松、粒度小分布均匀;发光性能不低于常规方法。缺点是大多数长余辉发光材料的原料为极少吸收微波的氧化物,必须采取一定的措施(如在被加热原料外覆盖微波吸收物质),才能有效地合成发光材料,不过对其合成效果也有一定的影响。

微波法有较好的应用价值。目前缺少适合工业化大生产的微波窑炉是阻碍其发展的最大障碍[19]。

1.4.6 电弧法

孟继武等采用电弧法新工艺,在1min中内灼烧出余辉特性和耐候性良好的

SrAl

2O

4

:Eu2+发光陶瓷。材料经水浸泡60天后发光强度不变。利用电弧法灼烧陶

瓷的工艺,可以节约能源,节省时间。但从目前来看,其研究尚处于实验室阶段,即便如此,其对规模化生产也有潜在的实际意义,值得广泛推广。

1.4.7 燃烧合成法

该方法是前苏联在研究火箭固体推进剂燃烧问题时发现的,并首次命名为“自蔓延高温合成法( 简称“SHS”)。它是制备无机化合物耐高温材料的一种新方法,在一个燃烧合成反应中,反应物达到放热反应的点火温度时,以某种方法点燃,随后依靠释放的反映热和产生的高温,使合成过程独自维持下去,直至反应结束,燃烧产物即为所需材料。该方法反应温度低, 合成时间短, 工艺简单, 而且产品质量均匀, 晶相单一, 颗粒细, 不必另行研磨,与高温固相法相比,燃烧法简单、快捷、高效、节能,整个反应过程可以几分钟内完成。目前,虽然利

用燃烧法合成的发光粉的发光强度和亮度都还比不上高温固相法合成的产品,但却是一种很有前景的制备方法[5,8,20]。

1.5 发光材料的研究现状及问题

1.5.1 国内外研究现状

稀土激活铝酸盐基质的发光材料优越的光、热稳定性和化学稳定性、余辉寿命长、发光亮度高、不含有害物质等特点使得这种材料成为国内外研究的热点。自20世纪90年代中期以来,大量有关光致发光材料的研究被报道。对稀土铝酸盐体系的研究又集中在添加Eu之外的辅助激活剂,如Dy、Nd等,希望引入的微量元素能构成适当的杂质能级,达到延长余辉时间的目的。G

Blases[21]在1995年对发光材料领域的研究作了展望,1997年,E.Nakazawa和T.M

oehida[22]研究了一系列镧系元素共掺杂的SrA1

20

4

:Eu2+,发现当Ln=Nd,Dy,H o和

Er时,材料具有长余辉现象,这是因为这几种元素能够产生合适的陷阱深度。Q ui[23,24]等1998年首先报道了E u2+,D y3+共掺杂的碱土硼铝酸盐玻璃和硅铝酸盐玻

璃的长余辉现象。进入21世纪,随着对SrAl

2O

4

:Eu2+,Dy3+体系研究的深入与成熟

,各国研究工作者把研究主要集中在改进制备方法、性能表征与机理解释方面

。2004年,吴国元[25]等研究了利用一步燃烧法制备铝酸盐4SrO·7Al

2O

3

基质长余

辉发光材料,并得出产物物相与制备过程密切相关。2005年,Purification等[2

6]报道了用改进的溶胶-凝胶法合成SrAl

2O

4

,并进行了X-衍射与拉曼表征。2006

年,Xixian

Luo等报道了B

2O

3

与稀土离子对SrAl

2

O

4

:Eu2+,Dy3+的长余辉所发挥的作用,指出B

2

O

3

不仅降低了合成反应的温度也促进了SrA1

2O

4

基质晶体的生长。2011年孙文周等[2

7]发表了利用燃烧法合成超细SrAl

2O

4

:Eu2+,Dy3+长余辉发光材料的研究,可得到

纯相的SrAl

2O

4

基质材料并且可得到粒度分布均匀

尺寸大约在0.3~1um之间的纳微米级的超细发光材料。

目前,长余辉发光材料的研究成为国内外学者研究的热点,不断出现激活离子、组成结构、制备方法和发光颜色不同的各种长余辉发光材料的报道与专利。目前研究较成功的碱土铝酸盐基质长余辉发光材料主要有:燃烧合成纳米级

的SrAl

2O

4

:Eu2+[28]、SrAl

O

:Eu2+,Dy3+、BaAl

2

O

4

:Eu2+,Nd3+[29]、SrAl

12

O

19

:Eu2+,Dy

3+ 、MgSrAl

2O

4

:Eu2+,Dy3+[30]由于铝酸盐体系的原料燃烧合成时正好符合燃烧合成

的高放热体系特征,燃烧合成铝酸盐发光材料受到了国内外发光合成研究工作者的高度重视。

1.5.2 主要问题

目前研究的碱土金属铝酸盐基质发光材料中研究较多且发光效果较优异的

是Eu、Dy共激活的SrA1

2O

4

基质发光材料。传统的高温固相法、溶胶一凝胶法和燃

烧法等方法对这方面的研究报道也己较多,但是这些方法都有其本身的缺点与不足。高温固相法虽然操作方便,成本也较低,但是存在合成温度高,单相化合物难以得到,且晶粒粗大,研磨后又会使发光亮度大幅度下降等缺点;而溶胶一凝胶法的主要缺点就是操作复杂成本高;燃烧法在合成过程中有大量NO

2

有毒气体逸出,且合成产物的发光性能较差;其他合成方法如共沉淀法、电弧法、水热合成法、炮轰法等方法也都不成熟,还在探索阶段。通过对铝酸盐基质发光材料做过的大量探索,了解到目前还主要存在以下几个迫切需要解决的问题: (1)从合成工艺来看,目前高温固相法最为成熟,已有的工业化生产均为高温固相法,而反应高温度、长时间、能耗高是该方法难以克服的缺陷,这样使得能耗非常大,合成材料的成本也较高,限制了该类发光材料的应用。

(2)目前对余辉机理的研究,主要是通过材料自身性能(激发光谱、发射光谱 ,热释光谱、余辉、晶体结构)的测试、分析来探讨的,从材料内部结构与发光性能之间的关系上的研究还很少,使得余辉机理仅限于一定程度上的推测,缺少说服力。

(3)由于缺少实用的理论作指导, 所以目前只能够通过改变基质结构来提高荧光体的量子转化率, 还不能够利用主要的影响因素来设计新型高效的荧光体材料。

(4)发光颜色单一, 急需研究其他色系(特别是红色系列)长余辉发光材料。

(5)在应用方面,由于受稀土离子价态的影响,将发光粉体应用到实际中时,很难达到原有效果;同时必须解决稀土纳米发光材料稳定性不高和发光亮度不大等关键问题;并发展新型稀土纳米发光材料。

1.6 立题依据及意义

1.6.1 立题依据及意义

我国拥有丰富的稀土资源,目前,无论是储量、产量,还是出口量我国在世界稀土市场上占有举足轻重的地位。但是同时我国在稀土深加工方面,在稀土功能材料的开发和应用技术方面并不站在世界前列,与世界先进水平还有相当的差距。目前制备铝酸盐体系发光材料,需用高达1600-1800℃的高温合成设备,尽管传统高温固相法初始块状发光体的发光亮度较高,但是粉碎后色衰、发光性能降低,并且合成温度温度高、耗时长,成本高,因此为了实现简单、快速、高效、节能、优质地合成稀土发光材料的目标,促进我国在稀土深加工方面的发展,研究燃烧法合成稀土掺杂发光材料非常有意义。国内外学者也一直致力于研究燃烧法能够用于工业生产。

本研究准备利用燃烧法合成铝酸盐基质稀土材料,系统研究燃烧法合成的工艺。利用燃烧合成快速节能的特点,合成铝酸盐发光材料,通过原料配比量及激活剂发光的影响研究,来找到一条探讨发光机理的途径,为发光理论的进一步研究具有理论意义,对丰富铝酸盐系发光材料的颜色具有现实意义。

通过对Eu2+激活的铝酸盐基质发光材料发光性能研究,了解了Eu2+的电子跃迁方式以及基质环境的影响情况,对Eu2+激活的铝酸盐基质发光材料的进一步研究开发具有理论意义和现实意义。为最终制备出性能优异、合成工艺简单、成本低的铝酸盐基质发光材料奠定基础。

1.6.2 研究任务

本课题的目的是掌握燃烧合成Eu2+激活的铝酸盐基质发光材料的制备工艺,并研究制备Eu2+激活的铝酸盐基质发光材料最佳工艺条件。

(1)Eu2+掺杂铝酸盐基质发光材料制备方法的选择,掌握用燃烧法制备Eu2+掺杂铝酸盐基质发光材料。

(2) 通过对样品发光性能的分析,研究合成温度、稀土离子浓度、不同的基质对产物发光性能的影响,学会选择较好的工艺参数、合成技术等制备出高质量的发光材料。

(3) 在合成SrAl

2O

4

:Eu2+发光材料的基础上,表征合成产物的发光效果,并

进一步研究Eu2+的发光原理和Dy3+对Eu2+发光的影响。

花卉穴盘育苗技术

实验一穴盘育苗技术 一、实验目的 通过进行花卉的穴盘育苗操作,掌握穴盘育苗技术的工艺流程,了解穴盘育苗所必须的设施。 二、实验原理 穴盘育苗是采用轻型基质和穴盘进行育苗的现代育苗方式。穴盘育苗涉及营养供应、基质选配和育苗环境控制等环节。穴盘育苗的特点是每一株幼苗都拥有独立的空间,水分养分互不竞争,幼苗的根系完整,可以大大提高花卉育苗的发芽率和整齐度,移植后的成活率接近100%,移植后的生长发育快速整齐,商品率高,缩短培育时间,提高花卉的商品价格和商品率。 三、主要仪器及试材 育苗穴盘、育苗基质、肥料、标签、育苗苗床、方形水盆或水池、花卉种子 四、实验方法与步骤 1.穴盘和育苗基质的认识:比较各种规格的穴盘在结构上的差异,比较各种育苗基质和土壤的差异,讲解穴盘育苗的基本工艺流程和所需要的育苗设施,比较其与传统育苗方法的区别。 穴盘的穴格及形状与幼苗根系的生育息息相关,穴格体积大,基质容量大,其水分、养分蓄积量大,对供给幼苗水分的调节能力也大;另外,相对地还可以提高通透性,对根系的发育也较为有利。但穴格越大,穴盘单位面积内的穴格数目越少,影响单位面积的产量,价格或成本会增加。穴盘的规格有288目、200目、128目或50目,主要视育苗时间的长短、根系深浅和商品苗(移植苗)的规格来确定。对使用过的穴盘,再次使用前必须消毒,常用方法是600倍液多菌灵,800~1000倍液杀灭尔等杀菌剂洗刷或喷洒,之后用清水冲洗2~3次。 基质的种类很多,为适应不同花卉育苗的需要,基质的配比也有所区别。一般原则是种子越小,需要的基质越细。基质的主要组成有草炭土(CSP)、椰糠、珍珠岩、蛭石、泥炭等。基质的基本要求是无菌、无虫卵、无杂物及杂草种子,有良好的保水性和透气性,pH 值5.5~6.5,EC值低于0.75mmhos/cm3。 2.育苗基质的混配:育苗基质原则上是新基质,不使用旧的材料,即使如此,在播种前最好也用600~1000倍液的多菌灵或百菌清消一次毒。生产中常将草炭和珍珠岩(或蛭石)以(3~ 3.5)∶1的比例混合,或将泥炭、蛭石和珍珠岩按照1:1:1的比例进行配制,按照每m3基质添加3kg复合肥,将育苗基质和肥料混合后装盘。

水稻二段式育苗、新基质育苗技术

水稻二段式育苗超高产栽培技术 一、什么是二段式育苗 水稻二段式育苗就是将水稻的整个育苗过程分成两个阶段:第一阶段是提高育苗阶段,也就是母床阶段,可在温室、屋内或有防寒措施的大棚内进行,一般比常规育苗提前25-30天,将秧苗移栽到正常育苗棚内,一般是4月15日左右,完成第一次移栽俗称倒苗,缓苗后进行正常育苗管理,当秧苗长至叶带3—4个分蘖时,进行第二次移栽,也就是插秧,至此完成了整个育苗过程。 二、水稻二段式育苗的意义 我县位于我国高纬度的北方寒地稻区,温度是影响水稻生产的主要障碍因素,并且经常出现低温、阴雨、寡照及早霜现象。严重影响了水稻的产量和质量,而水稻二段式育苗超高产栽培技术,通过采用当地晚熟优质品种,提早育苗,争取更多的有效积温,培育大龄多蘖壮秧,实施超稀植栽培,确保水稻安全成熟,充分发挥了晚熟优质品种的增产潜力,从而达到高产高效的目的。因此水稻二段式育苗是我县水稻早育稀植、早育超稀植及大棚钵体育苗之后的又一次新的革命,也是提高水稻综合生产能力,抵御低温冷寒的最有效措施之一,深受广大稻农的欢迎,对保证我国粮食安全具有十分重要的意义。 三、水稻二段式育苗的优点 1、用种量少。一般农户常规育苗垧用种量为35-45公斤,而二段式育苗只需5—10公斤种子即可,节省种子60-70斤,可节省开支(成本)100元左右。 2、秧苗素质好。普通大棚育苗秧龄一般35-40天,只能培育出叶龄叶,最多带2个分蘖的中苗壮苗。二段式育苗秧龄60-65天,能够培育出叶龄叶,带分蘖3—4个的大苗壮苗,为水稻超高产奠定了良好的基础。 3、分蘖进程快。二段式育苗秧苗素质好,加上二段式育苗又采用的是大孔钵体秧盘,使得插后返青快、分蘖早、分蘖进程快,秧苗带蘖100%成活,有效分蘖增多,无效分蘖减少,整齐度好,分蘖利用率高达95%以上。 4、抗逆性强,光能利用率高。二段式育苗配套超稀植插秧规格13×6寸,通风透光好,植株基杆粗壮、叶片肥厚、宽大、叶色浓绿,抗逆性增强,病虫害明显减轻。同时单株营养面积大,个体生育旺盛,光能利用率高,有利于高

发光材料的合成及发光材料制备技术(精)

1 02121289.9 一种有机电致发光材料及其应用 2 02134788. 3 稀土高分子光致发光材料及其合成方法 3 01124165.9 一种纳米级超长余辉硅铝复合盐类发光材料及其制备方法 4 01133301.4 电致发光材料包膜 5 02130973. 6 一种电致发光磷光材料及其应用 6 01136619.2 一种非放射性环保蓄能发光材料及其制备方法 7 02134210.5 含硒杂环化合物的聚合物及其在制备发光材料中的应用 8 02125386.2 一种合成长余辉发光材料的新方法 9 02155860.4 允许由给体转移有机材料以便在有机发光二极管器件内形成层的设备 10 02124569.X 亚甲基吡咯金属络合物、使用该络合物的发光元件材料以及发光元件 11 02132760.2 含有高可见发光效率的CdTe纳米晶透明聚合物体相材料的制备方法 12 01804068.3 发光元件材料和使用该材料的发光元件 13 99816847.5 光致发光的半导体材料 14 02124757.9 脂环式环氧化合物、其制造方法和组成物及发光二极管用密封材料 15 02135615.7 有机电致发光材料8-羟基喹啉铝的制备方法 16 01138882.X 超长余辉高亮度蓝紫色发光材料的制备方法 17 01138883.8 铝酸盐高亮度长余辉发光材料及其制备方法 18 02157031.0 用于转移有机材料以形成有机发光装置中的结构层的方法 19 03112784.3 纳米发光复合材料及其制备方法 20 03113677.X 含镉氧化物长余辉发光材料及其制备方法 21 02103614.4 基于纳米材料的发光气敏传感器及纳米材料的成膜工艺

常见发光材料

一.常见发光种类 光致发光 灯用材料 日光灯,节能灯,黑光灯,高压汞灯,低压汞灯,LED转换组合白光 长余辉材料 放射性永久发光,超长余辉,长余辉 紫外发光材料 长波3650发光,短波2537发光,真空紫外发光,量子点发光…… 红外线发光材料 上转换发光,红外释光,热释发光, 多光子材料 荧光染料\颜料 稀土荧光,有机荧光 电致发光 高场发光 直流粉末DCEL,交流粉末ACEL,薄膜发光,厚膜发光,有机发光 低场发光 发光二极管(LED),有机发光(OEL-OLED),硅基发光,半导体激光 阴极射线发光 彩色电视发光材料 黑白电视发光材料 像素管材料 低压荧光材料 超短余辉材料 放射线发光 α射线发光材料,β射线发光材料,γ射线发光材料,氚放射发光材料,闪烁晶体材料 X射线发光 X存储发光材料 X增感发光材料 CT扫描发光材料 摩擦发光 单晶发光,微晶发光 化学发光 有机化合物发光(荧光染料) 液体发光 有机稀土发光 生物发光 酶发光,有机发光, 反射发光(几何光学) 光学镀膜反射材料,玻璃微珠反射材料 二.常见发光材料成份 物质发光过程有激励、能量传输和发光三个过程。激励方式主要有电子束激发,光激发和电场激发。电子束激发有阴极射线(CRT)发光材料,真空荧光(VFD)材料,场发射(FED)显示材料;光激发有荧光灯用发光材料,等离子显示(PDP)发光材料,X射线激发光材料等;电场激发有电致发光(EL)材料,发光二极管(LED)材料。 1 .阴极射线(CRT)稀土发光材料

表1 阴极射线稀土发光材料 组份发光色余辉用途 Y2O2S:Eu3+ 红 M 彩电,终端显示 Y2O2S:Eu3+ 红 M 投影电视 Y3(Al,Ga)5O12:Tb3+ 绿 M 投影电视 Y2SiO5:Tb3+ 绿 M 投影电视 InBO3:Tb3+ 绿 M 终端显示 InBO3:Eu3+ 红 M 终端显示 Y2SiO5:Ce3+ 415nm S 束电子引示管 (Beam index tube) Y3Al3Ga2O12:Ce3+ 520nm S 束电子引示管 (Beam index tube) YAlO3:Ce3+ 370nm S 束电子引示管 (Beam index tube) Y3Al5O12:Ce3+ 535nm S 飞点扫描管 2 .真空荧光显示(VFD)稀土发光材料 VFD用稀土发光材料较少,效率也不高,如SnO2:Eu3+, Y2O2S:Eu3+,很少使用。 3. 场发射显示(FED)稀土发光材料 FED是有可能与PDP和LCD相竞争的平板显示,它的画面质量和分辨率优于CRT,响应速度(寻址时间)非常快,而功耗仅是LCD的1/3,其应用前景令人关注。FED稀土发光材料如表2所示。 表2 FED稀土发光材料 组成颜色发光效率 SrTiO3:Pr 红 0.4 Y2O3:Eu 红 0.7 Y2O2S:Eu 红 0.57 Y3(Al,Ga)5O12:Tb 绿 0.7 Y2SiO5:Tb 绿 1.1 SrGa2S4:Eu[1] 绿 4.0 ZnS:Cu,Al 绿 2.6 Y2SiO5:Ce 兰 0.4 SrGa2S4:Ce[1] 兰 1.5 ZnS:Ag,Cl 兰 0.75 4 .灯用稀土发光材料 使用稀土三基色荧光粉的节能灯流明效率高,显色性好,是欧美、日和我国大力推广的绿色照明。灯用稀土发光材料如表3所示。 表3 灯用稀土发光材料 组成颜色用途 Y2O3:Eu 红节能灯 Y(V,P)O4:Eu 红高压汞灯 MgAl11O19:Ce,Tb 绿节能灯 LaPO4:Ce,Tb 绿节能灯 GdMgB5O10:Ce,Tb 绿节能灯 BaMgAl10O17:Eu,Mn 兰绿节能灯

穴盘营养基质育苗技术

穴盘基质育苗技术 穴盘基质育苗是蔬菜栽培中的一项突破性的新技术,是以日光温室、塑料大棚为育苗设施,以塑料穴盘和基质为载体的集约化高效育苗技术,具有成本低,效率高的优点。近几年来,该项技术在番茄、辣椒、茄子、黄瓜、甜瓜、甘蓝、花椰菜、芹菜、莴苣等蔬菜育苗上得到了大面积的推广。 一、穴盘基质育苗的优点: 1、省工节本,增产增效; 2、操作简便,易于推广; 3、苗齐苗壮,成苗率高,并能减轻土传病害的危害; 4、缓苗期短,可缩短生长周期; 5、便于运输,可实现集中育苗和工厂化育苗。 二、穴盘基质育苗技术 (一)育苗材料 1、穴盘蔬菜育苗一般采用穴盘规格540×280×5.5mm的50孔或72孔穴盘,一亩栽培田按照4000株蔬菜苗计算,需准备育苗穴盘50孔80或72孔60,基质0.3m3左右(6袋)。 2、基质选用正规厂家生产的育苗基质。基质可选用草炭、蛭石、珍珠岩、锯末和玉米芯等作为基质材料,加入一定的营养物质配制而成。草炭与蛭石配制比为2:1或者3:1,草炭具有透气、排持水等性能,含有很高的有机质、腐殖酸及营养成份,蛭石比重轻,透气性好,具有很强的保水能力,含有较高的钾。良好得育苗基质应具备以下特性。 物理特征:粒径2-8㎜,容重≦0.9g/㎡,水气比3:1,通气孔隙度≧15%-20%,吃水力100%-120%。 化学特性:PH值 5.5-6.2,EC值≤0.75mg/立方厘米, Na≤30毫克。 生物学特性:益生菌群结构合理,无病原菌。 基质使用前建议先测PH值、EC值、持水力,不要轻易更换自己熟悉的基质。 3、育苗设施冬季育苗必须在有保温设施的日光温室或有加热设施的连栋温室育苗。夏季可塑料大棚或露地育苗,但育苗时必须配备遮阳网、防虫网以降低苗床温度防止病虫害的发生。有条件的还应建

发光材料制备方法

发光材料的制备方法 随着发光材料基质类型的不断发展,其制备方法也逐渐趋于多样化[7~10]针对各种基质的特点,相应发展出了溶胶-凝胶法、高温固相法、燃烧合成法、微波加热法、水热法、喷雾热解法、化学沉淀法、电弧法等制备技术。这些制备方法的基本原理有着显著的差别,适用性也有所不同,具有较强的针对性。 1、溶胶—凝胶法 溶胶一凝胶法(Sol-Gel)是低温合成材料的一种新工艺,它最早是用来合成玻璃的,但近十多年来,一直是玻璃陶瓷等先进材料合成技术研究的热点,其原理是将组成元素的金属无机或有机化合物作为先驱体,经过水解形成凝胶,这些凝胶经过烘干成为玻璃粉末并进行成型,再在较低温度下进行烧结,形成玻璃陶瓷。溶胶一凝胶法是应用前景非常广泛的合成方法。它是采用特定的材料前驱体在一定条件下水解,形成溶胶,然后经溶剂挥发及加热等处理,使溶胶转变成网状结构的凝胶,再经过适当的后处理工艺形成纳米材料的一种方法。 利用溶胶一凝胶法(Sol-Gel)制备发光材料时,把选好的基质材料制成溶液,配以激活剂、助溶剂等的有机化合物溶液或化合物的水溶液,混合均匀,溶液静化数小时后形成凝胶,经干燥、灼烧除去有机物后,再在一定气氛下烧结成产品,得到发光材料粉体。范恩荣[11]用溶胶一凝胶新工艺制备出硅酸锌、硅酸钙发光材料。 此方法制备发光材料具有均匀性好,烧结温度低,反应容易控制,材料的发光带窄,发光效率高等优点。但存在着要使用金属有机溶剂,成本高、操作繁琐、生产周期长,凝胶在烧结过程中收缩较大,制品易变形,对发光性能有一定影响等缺点。 溶胶-凝胶技术作为一种先进的工艺方法,具有反应温度低、对基材的尺寸与形状没有过高要求、仪器费用低、操作简单、材料性能调节余地大等特点,可以很方便地通过改变参与反应的有机与无机组分的含量来实现纳米涂层性能的调节。 溶胶是分散介质中基本单元尺寸为1~100 nm的固体粒子而形成的分散体系。在Sol-Gel涂层制备中,溶胶的制备可分为有机途径和无机途径两种。有机途径是通过有机醇盐的水解与缩聚而形成溶胶;无机途径则是通过某种方法制得

发光材料的制备

实验三微波法制备蓝色荧光粉Ca1-x Sr x F2:Eu 一、实验目的 1. 掌握共沉淀-微波法制备荧光粉的方法 2. 熟悉微波反应装置以及具体的实验操作 3. 制备纳米复合荧光粉 二、主要仪器与药品 1、仪器 烧杯,胶头滴管,瓷坩埚(100ml、20ml)各一个,分析天平,离心机,烘箱,微波炉,紫外灯 2、药品 硝酸钙,硝酸锶,三氧化二铕(Eu2O3),氟化铵,硝酸,活性炭(炭粒) 三实验原理与技术 共沉淀法是将沉淀剂加入到混合金属盐溶液中,促使各组分均匀混合沉淀,然后加热分解以获得产物的方法。化学共沉淀法的优势在于它不仅可以将原料提纯与细化,而且可以在制备过程中完成反应及掺杂过程。这种方法具有工艺简单、经济,反应物混合均匀,焙烧温度较低、时间较短、产品性能良好等优点。但制备过程中仍有不少问题有待解决,例如过程中易引入杂质,形成的沉淀呈胶体状态导致洗涤和过滤方面的问题,如何选择适宜的沉淀剂和控制制备条件等。 微波合成法是近年来迅速发展起来的一种新合成方法,应用于光致发光材料的制备,已获得了多种粒度细小、分布均匀、色泽纯正、发光效率高的荧光粉。这种方法是将原料按比例混合后研磨,装入特定的反应器,在微波炉中加热反应20—40min,取出后进行简单的后处理即得成品。微波热合成法的显著优点是反应彻底、快速、高效、节能、洁净、经济,使用方法和设备简单,只需家用微波炉即可。用此法合成的产品疏松.粒度小。分布均匀,色泽纯正,发光效率高,有较好的应用价值; 氟化物性能稳定,不易潮解,透光率好,而且生产成本低,有着有机物和硫化物无法比拟的优点。通过对其进行稀土掺杂,可以制备出与植物光合作用所吸收光谱相匹配的新型高效转光剂。但是目前文献报道的大都是通过高温固相法

探析硅光学技术的原理、种类及优势

探析硅光学技术的原理、种类及优势 当互联网流量在用户和数据中心之间传递时,越来越多数据通信发生在数据中心,让现有数据中心交换互联变得更加困难,成本越来越高,由此技术创新变得十分重要与紧迫。 现在有一种半导体技术——硅光子,具有市场出货量与成本成反比的优势,相比传统的光子技术,硅光器件可以满足数据中心对更低成本、更高集成、更多嵌入式功能、更高互联密度、更低功耗和可靠性的依赖。 微电子技术按照“摩尔定律”飞速发展已有五十几年了,但随着器件的特征尺寸减小到十几个纳米以下,微电子产业能否再依照“摩尔定律”前进已面临挑战。器件的速度、功耗和散热已经成为制约微电子技术发展的瓶颈。另一方面,基于计算机与通信网络化的信息技术也希望其功能器件和系统具有更快的处理速度、更大的数据存储容量和更高的传输速率。仅仅利用电子作为信息载体的硅集成电路技术已经难以满足上述要求。因此,应用“硅基光电子技术”,将微电子和光电子在硅基平台上结合起来,充分发挥微电子先进成熟的工艺技术,大规模集成带来的低廉价格,以及光子器件与系统所特有的极高带宽、超快传输速率、高抗干扰性等优势,已经成为了信息技术发展的必然和业界的普遍共识。 什么是硅光技术? 硅光子是一种基于硅光子学的低成本、高速的光通信技术,用激光束代替电子信号传输数据,她是将光学与电子元件组合至一个独立的微芯片中以提升路由器和交换机线卡之间芯片与芯片之间的连接速度。 硅光子技术是基于硅和硅基衬底材料(如SiGe/Si、SOI 等),利用现有CMOS 工艺进行光器件开发和集成的新一代技术,结合了集成电路技术的超大规模、超高精度制造的特性和光子技术超高速率、超低功耗的优势,是应对摩尔定律失效的颠覆性技术。这种组合得力于半导体晶圆制造的可扩展性,因而能够降低成本。 硅光子架构主要由硅基激光器、硅基光电集成芯片、主动光学组件和光纤封装完成,使用

黄瓜穴盘育苗技术

黄瓜穴盘育苗技术 张宏兵 (奎屯农七师林业工作管理站,奎屯833200 ) 一、黄瓜幼苗对环境条件的要求 黄瓜生长发育快,开花早,穴盘育苗时间短,秧苗较嫩,易徒长,对水、肥、温度、光照的变化表现十分敏感。育苗过程可以分为发芽期和幼苗期2 个阶段。 1、温度黄瓜属喜温型蔬菜,黄瓜种子萌发时对温度非常敏感:温度高,发芽快,但胚芽细长;温度偏低,则不易发芽,容易出苗不齐,甚至烂种而降低发芽率,出苗后低温容易引发猝倒病。适宜的种子萌发温度为20C -30 C,黄瓜幼苗生长发育的最佳温度为白天28C 左右,夜间16C左右,较大的昼夜温差不仅有利于光合产物的积累形成壮苗,并且更有利于花芽分化,增加雌花数量、降低雌花节位。根系生长的适宜温度为18C-22 C之间。 2、光照黄瓜属短日照蔬菜作物,8-9 小时的光照时间对雌花分化最为有利。与番茄、茄子等相比,黄瓜幼苗喜光,但也较耐阴。 3、水分黄瓜的根系较弱,所以黄瓜喜湿怕涝而又不耐旱,因而对基质中的水分要求比较严格。育苗期间,适宜的基质含水量为基质最大持水量的65%—75%:空气相对湿度白天为60%—75%最佳。 4、对基质的要求黄瓜幼苗的生长发育除与基质的温度、湿度有关外,还与基质的通透性、养分含量、理化性质等有密切关系。育苗基质应具有通透性好,保水、保肥能力强的特性,要经常检测基质溶液PH值,使其保持在5.5 —6.8之间,这样的酸碱度下有利于提高黄瓜幼苗对各种营养元素

的吸收利用。 5、养分黄瓜幼苗对氮素营养敏感,缺氮表现出茎秆细,叶片小而黄,生长缓慢:对磷的需求量较大,磷不足时生长慢,茎秆细,叶片小,叶色深而暗,根系不发达:黄瓜对钾肥的反应不如氮、磷敏感,但吸收量也较大。 二、黄瓜穴盘育苗技术要点 1、播种期的确定黄瓜穴盘幼苗播种期的确定依育苗季节不同而有较大差异。一般情况下,高温季节成苗需要14 天左右,低温季节成苗需要25 天左右。从预定的定植时间向前推算育苗需要的天数就是播种期。 2、材料准备培养黄瓜穴盘苗一般用72孔的标准穴盘。培育嫁接黄瓜苗用50 穴孔的穴盘播种砧木,用平盘播种黄瓜种子,一般采用顶插接法。. 3、播种、催芽播种前先将基质装入穴盘,基质装盘时要求松实适度,过松则浇水后种子在穴孔里下陷严重,导致种子在穴盘里深浅不一,影响出苗的整齐度;过实则导致通透性变差,影响根系的呼吸,容易沤根。基质装盘后要刮平、压穴,要使用72 孔穴盘专用的压穴器,压穴深度为1—1.2 厘米。 播种时每穴孔1 粒,种子平放,覆盖珍珠岩或蛭石,刮平。注意上面提到的压穴深度,否则容易戴壳拱土。覆盖完后的所有穴盘集中浇水湿透,以穴盘底部小孔见基质完全湿润但没有水渗出为宜。 最后将所有穴盘码放在催芽车上放入催芽室或温室中进行催芽。 催芽时温度控制在白天27C —32C,夜间17C —20C。当种子开始拱土时,温度平均降低2°C —3 C,以防发生徒长。催芽环境温度是先高后低,

硅基发光材料与光互连的基础研究

硅基发光材料与光互连的基础研究 ★项目简介: 建立在硅材料基础之上的微电子技术对人类社会的进步发挥了巨大的作用,对我国国民经济的发展,工业、科技和国防的现代化也起着至关重要的作用。在进入21世纪以后,我国正大力发展微电子工业,有望成为新兴的国际微电子工业基地,是国家发展的重大需求所在。随着信息产业的发展,信息数据将海量增加,对信息计算、传输等技术在今后的发展也提出了更高的要求和挑战。其主要的解决途径之一就是将现有成熟的微电子和光电子结合,实现硅基光电集成,这将成为信息产业发展的重要方向之一。近十年来,由于重大的工业意义,硅基光电集成关键材料和器件的研究引起了国际科学界(如美国MIT、哈佛大学)和工业界(如Intel,ST)的严重关注,仅Intel公司对硅基光电子的研发就投入数十亿美元巨资。一旦突破,不仅可以实现芯片光互连、光电集成以及将来的光计算,而且在光通讯、光显示等领域具有重大的潜在应用前景,对我国的信息产业的发展具有重大意义。本项目的主要目标是:探索硅基发光和光互连的新材料、新原理和新器件。采用能带工程、缺陷工程等途径,对硅基发光材料进行人工改性,发展新的硅基发光材料;提高硅基电致发光效率,实现硅基电泵激光。研究硅基微纳尺度下光的传输与控制,解决硅基芯片光互连和光电集成的关键问题。为我国硅基光电子产业的发展提供坚实的理论基础和技术、人才贮备,促进高速、大容量计算机技术的重大突破。本项目拟解决的关键科学问题是:(1)硅基高效率发光微结构体系的构建原理、可控制备和表征,以及硅基发光材料表面、界面结构的调控。(2)硅基发光材料的载流子注入、输运与复合过程,硅基电致发光的内、外量子效率增强和电泵激光的机制。 (3)微纳尺度下,硅基光波导中的光传输和控制,硅基光互连和单片集成中的光电融合。围绕科学问题,我们研究(1)硅基纳米材料的发光原理和技术,(2)硅基化合物半导体材料的发光原理及技术,(3)硅基材料杂质和缺陷的发光原理和技术,(4)硅基SiGe量子阱材料的发光原理和技术,(5)硅基光电子光互连和光电集成的关键原理和工艺。针对上述主要研究内容,为解决关键科学问题,我们设立五个课题,分别为:(1)硅基纳米材料的构建、调控及发光原型器件,(2)纳米化合物半导体/硅异质结构发光材料及原型器件,(3)基于缺陷工程的硅基发光材料及原型器件,(4)基于能带工程的硅基发光材料及光电子原型器件,(5)硅基微纳光波导传输与单片光电集成技术。前四个课题是通过不同的技术途径研究硅基发光来解决硅基光源问题,重点放在硅基纳米硅、硅基铒离子注入和硅基纳米硫化镉/硒化镉化合物异质结这三种材料体系中实现光放大和光增益。在此基础上,结合实际的器件或集成工艺,形成电致发光器件,并力争实现真正的硅基电致激光。而在实现硅基发光的基础上,最后一个课题则研究硅基光互连和光电集成。我们充分发挥人员交叉、学科交叉和单位交叉的优势,由国内硅基光电子研究的主要优势单位承担本课题。 项目由浙江大学牵头、中科院半导体所、北京大学、南京大学、南开大学和厦门大学参加,研究队伍包括了固体微结构国家实验室(筹)和集成光电子学、人工微结构与介观物理和硅材料三个国家重点实验室中研究硅基发光的几乎所有骨干力量,课题组成员包括2位中科院院士、3位国家杰出青年基金获得者和一批优秀的中青年学术骨干。在过去5年中,这一团队在本领域获得包括2项国家自然科学二等奖在内的一批科研成果,承担和完成了20多项相关的科研项目。本项目的完成不仅会提高我国硅基光电子材料的整体研究水平、跻身于国际研发的先进行列,还将培养一批优秀的中青年学术带头人,为我国新一代光电集成、计算机等的工业应用和发展提供理论基础和技术、人才储备。 ★项目专家组: 姓名单位 杨德仁浙江大学 徐骏南京大学 江晓清浙江大学 俞育德中国科学院半导体研究所 秦国刚北京大学

穴盘育苗技术大科普

农业科技项目:穴盘育苗技术大科普 穴盘育苗,是以不同规格的专用穴盘作容器,用草炭、蛭石等轻质无土材料作基质,通过精量播种(一穴一粒)、覆土、浇一次成苗的现代化育苗技术。我国引进以后称其为机械化育苗或工厂化育苗,目前,多称为穴盘育苗。穴盘育苗运用智能化、工程化、机械化的育苗技术,摆脱自然条件的束缚和地域性限制,实现蔬菜、花卉种苗的工厂化生产。目前,阳曲县有好几个大的基地就有采用穴盘育苗。 一、穴盘育苗的优点 (1)穴盘育苗采用自动化播种,集中育苗,节省人力物人均管理苗数是常规育苗的10倍以上。与常规育苗相比,成本可降低30%—50%。 (2)穴盘苗重量轻,每株重量仅为30~50g,是常规苗的6%一10%。基质保水能力强,根坨不易散,适宜远距离运输。 (3)幼苗的抗逆性增强,并且定植时不伤根,没有缓苗期 (4)可以机械化移栽,移栽效率提高4~5倍。 二、穴盘育苗的配套设备 1.精量播种系统 该系统承担基质的前处理、基质的混拌、装盘、压穴、精量播种,以及播种后的覆盖、喷水等项作业。精量播种机是这个系统核心部分,根据播种机的作业原理不同,精量播种机有真空吸I 和机械转动式两种类型。真空吸附式播种机对种子形状和粒径:没有严格要求,播种之前无需对种子进行丸粒化加工。而机械式播种机对种子粒径大小和形状要求比较严格,除十字花科蔬菜的些种类外,播种之前必须把种子加工成近于圆球形。 2.穴盘 根据孔穴数量和孔径大小不同,穴盘分为50孔、72孔、128 、200孔、288孔、392孔和512mL。我国使用的穴盘以72孔、B孔和288孔者居多,每盘容积分别为4 630mL、3 645mL、2 765 mL。番茄、茄子、早熟甘蓝育苗多选用72孔穴盘;

发光材料的制备方法及制备的发光材料的制作流程

本技术涉及发光材料技术领域,提供一种发光材料的制备方法及制备的发光材料,所述方法包括:(1)按照化学计量比称取原材料La2O3、4MgCO3·Mg(OH)2·5H2O、H3BO3、Er2O3在研钵中充分研磨,使材料混合均匀;其中,Er3+掺杂的含量为330%;(2)放入坩埚中,在马弗炉中400600℃预烧结1.53h;(3)取出研磨2060min;(4)放入坩埚,置于马弗炉中9001000℃烧结610小时;(5)冷却后,取出烧结体,充分研磨,得到Er3+掺杂的 LaMgB5O10荧光材料。本技术方法简单、成本低廉,所制备的发光材料粒径小、稳定性好,而且发光效率得到了很大提高。 技术要求 1.一种发光材料的制备方法,其特征在于,包括: (1)按照化学计量比称取原材料La2O3、4MgCO3·Mg(OH)2·5H2O、H3BO3、Er2O3在研钵中充分研磨,使材料混合均匀;其中,不同化学计量使Er3+掺杂的含量为3-30%; (2)放入坩埚中,在马弗炉中400-600℃预烧结1.5-3h; (3)取出研磨20-60min; (4)放入坩埚,置于马弗炉中900-1000℃烧结6-10小时; (5)冷却后,取出烧结体,充分研磨,得到Er3+掺杂的LaMgB5O10荧光材料。 2.根据权利要求1所述的发光材料的制备方法,其特征在于,研磨时间为40-90min。 3.根据权利要求1所述的发光材料的制备方法,其特征在于,所述坩埚为氧化铝坩埚。 4.根据权利要求1所述的发光材料的制备方法,其特征在于,预烧结的温度为500℃。 5.根据权利要求1或4所述的发光材料的制备方法,其特征在于,预烧结的时间为2小时。 6.根据权利要求1所述的发光材料的制备方法,其特征在于,烧结的温度为900℃。 7.根据权利要求1或6所述的发光材料的制备方法,其特征在于,烧结时间为8小时。

硅基发光材料简述

硅基发光材料简述 摘要:本文简要描述了三种硅基发光材料:掺铒硅、多孔硅、纳米晶硅的发光特性、优缺点和应用前景。从而对这些硅基发光材料有所了解并对其可能的研究方向进行初步的了解。 关键词掺铒硅多孔硅纳米硅晶光学特性 一、前言 硅材料在半导体工业中有着不可替代的作用,硅在地球上储量丰富,硅基器件制造成本低廉、环境友好且制造工艺非常成熟,是迄今最适合于集成工艺的材料。然而,由于体硅为间接带隙材料其发光效率低下,故而被认为不是良好的光电子材料,不适宜应用于光电子领域。然而相较于在光电子领域站优势地位的化合物半导体材料,硅基光电子材料又有着成本低廉、易于实现光电集成等优点,且随着对硅材料的进一步深入研究,人们又发现了硅基发光的一些新特性,因而近年来对于硅基发光材料的研究受到越来越多的关注。本文将回顾硅基发光的研究历史,并归纳几种硅基发光材料的性质和特点,以期能对硅基发光材料有着更好地理解并对硅基发光材料未来的研究方向有所了解。 二、实现硅基发光的几种方法 由于硅单晶并不是一种很好的光电子材料,因此虽然经过各种技术上的改进,体硅发光二极管发光效率已可达到1%,但体硅发光并不是硅基发光的主要研究方向。目前,对硅基发光的努力方向主要有如下几个方面: 1 通过杂质或利用缺陷处复合放光; 2 通过合金或分子调节发射波的波长; 3利用量子限制效应或能带工程,通过增加电子-空穴复合的几率来增加发光效率; 4采用硅基混合的方法将其他直接带隙材料与硅相结合; 下面本文将简要介绍几种硅基发光材料。 2.1 掺铒硅的发光 对于间接带隙半导体材料,可以通过引入杂质的方法使电子或空穴局域化,形成复合中心,提高复合率,达到发光效率增加的目的。目前,硅中稀土杂质(特别是铒)的掺杂被认为是这种手段中最具有应用前景的一种手段。 稀土元素铒4f壳层中的正三价态离子的分离态具有具有类似于原子跃迁(I l3/2→l5/2)的辐 射发光特性,可发射波长1.54μm的光,对应着石英光纤的最低损耗波长区域,因而掺铒硅 发光在硅基光通讯中有着重大的潜在应用前景。掺铒硅的发光独立于体硅发光,是典型的第

穴盘育苗技术

蔬菜穴盘育苗技术 2010-03-05 信息来源:西北园艺 【大中小】【打印本页】【关闭窗口】 穴盘育苗技术就是用草炭、蛭石、珍珠岩等轻质无土材料作基质,以不同孔穴的穴盘为容器,通过精量播种、覆盖、镇压、浇水等一次成苗的现代化育苗技术。其特点是:播种时一穴一粒,成苗时一穴一株,每株幼苗都有独立的空间,水分、养分互不竞争,苗龄比常规育苗的缩短10~20天,成苗快,无土传病害,而且幼苗根坨不易散,根系完整,定植不伤根,缓苗快,成活率高,适合远距离运输,有利于规范化管理。现将蔬菜穴盘育苗技术作一总结。 一、穴盘选择 育苗穴盘按材质不同可分为聚苯泡沫穴盘和塑料穴盘,其中塑料穴盘的应用更为广泛。塑料穴盘一般有黑色、灰色和白色,多数种植者选择使用黑色盘,吸光性好,更有利于种苗根部发育。穴盘的尺寸一般为54厘米×28厘米,规格有50穴、72穴、128穴、200穴、288穴、392穴等几种。穴格体积大的装基质多,其水分、养分蓄积量大,水分调节能力强,通透性好,有利于幼苗根系发育,但同时可能育苗数量少,而且成本会增加。 蔬菜种植户可根据不同蔬菜的育苗特点选用穴盘。瓜类如南瓜、西瓜、冬瓜、甜瓜育苗时多采用50穴的;番茄、茄子、黄瓜多采用72穴或128穴的;辣椒采用128穴或200穴的;油菜、生菜、甘蓝、青花菜育苗应选用200穴或288穴的;芹菜育苗大多选用288穴或392穴的。 此外,使用过的穴盘可能会感染残留一些病原菌、虫卵,所以一定要进行清洗、消毒。方法是先清除苗盘中的残留基质,用清水冲洗干净(比较顽固的附着

物用刷子刷净)、晾干,并用多菌灵500倍液浸泡12小时或用高锰酸钾1000倍液浸泡30分钟消毒,还可用甲醛溶液、漂白粉溶液进行消毒。消过毒的穴盘在使用前必须彻底洗净晾干。 二、基质配制 穴盘育苗主要采用轻型基质,如草炭、蛭石、珍珠岩等,对育苗基质的基本要求是无菌、无虫卵、无杂质,有良好的保水性和透气性。一般配制比例为草炭∶蛭石∶珍珠岩=3∶1∶1,1立方米的基质中再加入磷酸二铵2千克、高温膨化的鸡粪2千克,或加入氮磷钾(15∶15∶15)三元复合肥2~2.5千克。育苗时原则上应用新基质,并在播种前用多菌灵或百菌清消毒。 三、播种育苗 1、种子处理:为了防止出苗不整齐,通常要对种子进行预处理,即精选、温烫浸种、药剂浸(拌)种、搓洗、催芽等,种子经过处理后再播种。 2、科学播种 ①装盘:先将基质拌匀,调节含水量至55%~60%。然后将基质装到穴盘中,尽量保持原有物理性状,用刮板从穴盘一方与盘面垂直刮向另一方,使每穴中都装满基质,而且各个格室清晰可见。 ②压盘:用相同的空穴盘垂直放在装满基质的穴盘上,两手平放在空穴盘上轻轻下压,最好一盘一压,保证播种深浅一致、出苗整齐。

硅基发光材料研究进展

硅基发光材料研究进展 摘要:硅基发光材料是实现光电子集成的关键材料。本文分析了传 统工艺制作的硅基发光材料存在发光效率低、发光性能不稳定等缺点,在此基础上,总结目前量子理论、超晶格理论和纳米技术在硅基发光材料研究进展以及多孔硅的实践应用,并对硅基发光材料的前景进行展望。 关键词硅基发光材料多孔硅量子限制效应 Abstract: Si-based light emitting material is the key material of optoelectronic integration. This paper analyzes the traditional craft of Si-based light emitting that exists the defects, such as the inefficiency and the unsteady property of light emitting, and sums up the current progresses of quantum theory, superlattice theory, nano-scale technology in the Si-based light emitting material and the applied of porous silicon. Also some prospects of Si-based light emitting material is mentioned in this parper Key words Si-based light emitting material porous silicon Quantum confinement effect

穴盘育苗

穴盘育苗 第一部分:播种篇 选择适当的穴盘,选择好的基质,并正确地填充基质,打孔,将种子均匀播入穴孔的中央,给种子均匀覆盖,适当浇水。这就完成了工厂化穴盘育苗的第一步工作。 一、穴盘的选择: 穴盘越小,穴盘苗对土壤中的湿度、养分、氧气、PH值、EC值的变化就越敏感。而穴孔越深,基质中的空气就越多,就有利于透气、淋洗盐分以及透气,有利于根系的生长。基质至少要有5mm的深度才会有重力作用,使基质中的水分渗下,空气进入穴孔越深,含氧量就越多。穴孔形状以四方倒梯形为宜,这样有利于引导根系向下伸展,而不是象圆形或侧面垂直的穴孔中那样根系在内壁缠绕。较深的穴孔为基质的排水和透气提供了更有利的条件。 有些穴盘在穴孔之间还有通风孔,这样空气可以在植株之间流动。使叶片干爽,减少病害,干燥均匀,保证整盘植株长势均匀。 穴盘的颜色也影响着植株根部的温度。一般冬春季选择黑色穴盘,因为可以吸收更多的太阳能,使根部温度增加。而夏季或初秋,就要改为银灰色的穴盘,以反射较多的光线,避免根部温度过高。而白色穴盘一般透光率较高,会影响根系生长,所以很少选择白色穴盘。当然白色的泡沫穴盘可以例外。 经过彻底清洗并消毒的穴盘,亦可以重复使用,推荐使用较为安

全的季铵盐类消毒剂,也可以用于灌溉系统的杀菌除藻,避免其中细菌和青苔滋生。不建议用漂白粉或氯气进行消毒,因为氯会同穴盘中的塑料发生化学反应产生有毒的物质。 二、基质的选择和正确填充 基质的选择: 好的基质应该具备以下几项特性:理想的水分容量;良好的排水能力和空气容量;容易再湿润;良好的孔隙度和均匀的空隙分布;稳定的维管束结构,少粉尘;恰当的PH值,5.5-6.5;含有适当的养分,能够保证子叶展开前的养分需求;极低的盐分水平,EC要小于0.7(1:2稀释法);基质颗粒的大小均匀一致;无植物病虫害和杂草;每一批基质的质量保持一致。 由于颗粒较小的蛭石的作用是增加基质的保水力而不是孔隙度。要增加泥炭基质的排水性和透气性,选择加入珍珠岩而不是蛭石。相反,如果要增加持水力,可以加入一定量的小颗粒蛭石。 表1:两种进口水苔泥炭的特性比较:

硅基光子学国内外分析研究现状及发展趋势

专题报告-1 硅基光电子学<光子学)研究简况 网络信息中心文献情报服务 2007年6月 硅基光电子学研究简况 编者按:本文介绍了硅基光电子技术的研究现状、重点研究方向、技术难点以及国内外主要研究机构

的基本情况。希望能为我所学科布局的发展提供一些参考。 一、技术概述 硅基半导体是现代微电子产业的基石,但其发展已接近极限。而光电子技术则正处在高速发展阶段,现在的半导体发光器件多利用化合物材料制备,与硅微电子工艺不兼容,因此,将光子技术和微电子技术集合起来,发展硅基光电子科学和技术意义重大。近年来,硅基光电子的研究在国内外不断取得引人注目的重要突破,世界各发达国家都把硅基光电子作为长远发展目标。 硅基光电子学包括硅基光子材料、硅基光子器件和硅基光子集成三个主要方面。分别介绍如下: 1. 硅基光子材料 <1)硅基纳M发光材料 目前的研究重点是如何有效地控制硅纳M晶粒的尺寸和密度,以形成具有小尺寸和高密度的有序纳M结构。制备方法有:通过独立控制固体表面上的成核位置和成核过程实现自组织生长;在掩蔽图形衬底上的纳M结构生长;扫描探针显微术的表面纳M加工;全息光刻技术的纳M图形制备以及激光定域晶化的有序纳M阵列形成等。 <2)硅基光子晶体 光子晶体具有合成的微结构、周期性变化的折射率以及与半导体潜在电子带隙相近的光子带隙。根据能隙空间分布的特点,可以将其分为一维、二维和三维光子晶体。光子晶体的实际应用是人们所关注的焦点,而与成熟的硅工艺相结合是人们非常看好的方向,可出现全硅基光电子器件和全硅基光子器件,因此制备硅基光子晶体及其应用将是以后的研究重点。在所有光子晶体制备方法中,运用多光束干涉的全息光刻法有着许多优点:通过照射过程能够制成大体积一致的周期性结构,并能自由控制结构多次。通过控制光强、偏振方向和相位延迟,制成不同的结构。 2. 硅基光子器件 <1)硅基发光二极管 作为硅基光电子集成中的光源,硅基发光二极管

硅基光子学国内外研究现状及发展趋势

专题报告-1 硅基光电子学(光子学)研究概况 网络信息中心文献情报服务 2007年6月

硅基光电子学研究概况 编者按:本文介绍了硅基光电子技术的研究现状、重点研究方向、技术难点以及国内外主要研究机构的基本情况。希望能为我所学科布局的发展提供一些参考。 一、技术概述 硅基半导体是现代微电子产业的基石,但其发展已接近极限。而光电子技术则正处在高速发展阶段,现在的半导体发光器件多利用化合物材料制备,与硅微电子工艺不兼容,因此,将光子技术和微电子技术集合起来,发展硅基光电子科学和技术意义重大。近年来,硅基光电子的研究在国内外不断取得引人注目的重要突破,世界各发达国家都把硅基光电子作为长远发展目标。 硅基光电子学包括硅基光子材料、硅基光子器件和硅基光子集成三个主要方面。分别介绍如下: 1. 硅基光子材料 (1)硅基纳米发光材料 目前的研究重点是如何有效地控制硅纳米晶粒的尺寸和密度,以形成具有小尺寸和高密度的有序纳米结构。制备方法有:通过独立控制固体表面上的成核位置和成核过程实现自组织生长;在掩蔽图形衬底上的纳米结构生长;扫描探针显微术的表面纳米加工;全息光刻技术的纳米图形制备以及激光定域晶化的有序纳米阵列形成等。 (2)硅基光子晶体 光子晶体具有合成的微结构、周期性变化的折射率以及与半导体潜在电子带隙相近的光子带隙。根据能隙空间分布的特点,可以将其分为一维、二维和三维光子晶体。光子晶体的实际应用是人们所关注的焦点,而与成熟的硅工艺相结合是人们非常看好的方向,可出现全硅基光电子器件和全硅基光子器件,因此制备硅基光子晶体及其应用将是以后的研究重点。在所有光子晶体制备方法中,运用多光束干涉的全息光刻法有着许多优点:通过照射过程能够制成大体积一致的周期性结构,并能自由控制结构多次。通过控制光强、偏振方向和相位延迟,制成不同的结构。 2. 硅基光子器件 (1)硅基发光二极管 作为硅基光电子集成中的光源,硅基发光二极管(Si-LED)的实现是硅基光电子学研究中的一个主攻方向。目前的研究重点有:如何采用适宜的有源区材料,实现其高效率和高稳定度的发光;从器件实用化角度考虑,如何实现Si-LED在室温下的电致发光。研究人员已尝试了三种硅基纳米材料用于高效率Si-LED的制作,即硅纳米量子点,高纯体单晶硅和掺Er3+的硅纳米晶粒。目前报道最好的结果是韩国科学家研究的由镶嵌在SiNx膜层中的硅纳米量子点所制成的电致发光LED,室温下的外量子效率可高达1.6%。 (2)硅基激光器 目前,人们已初步提出了三种能产生光增益或受激辐射的增益介质材料,即具有高密度和小尺寸的有序硅纳米晶粒,基于内子带跃迁的硅/锗量子级联结构和具有受激喇曼散射特性的绝缘硅(SOI,Silicon-On-Insulator)光波导结构。2005年2月17日的《Nature》杂志上报道了Intel公司利用喇曼效应研制出了世界上第一台连续光全硅激光器。 (3)硅基光探测器

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