(修改稿)氧化铝纳米薄膜上荧光分子的发光特性研究

赢创德固赛公司AEROXIDE?气相法氧化铝产品具有许多特殊的物理化学特性，例如，纳米级颗粒，高纯度，低含水量，这些特性都成为当今高质量荧光灯涂层解决方案中至关重要的一部分。

关键字：荧光灯[89篇] 节能灯[477篇] 纳米氧化铝[2篇] 气相法氧化铝[1篇] 氧化铝保护膜[1篇]赢创德固赛公司AEROXIDE?气相法氧化铝产品具有许多特殊的物理化学特性，例如，纳米级颗粒，高纯度，低含水量，这些特性都成为当今高质量荧光灯涂层解决方案中至关重要的一部分。

AEROXIDE? Alu C气相法氧化铝已经成为荧光灯的一个不可或缺的成分，具有三大重要的功能对制造高光效，长寿命的荧光灯至关重要：第一，氧化铝反射透过荧光粉层的紫外光，使其继续激发荧光粉，提高了荧光灯的发光效率，第二，氧化铝作为有效的汞扩散阻挡层，可将汞的用量降到最低限度，能够延长灯的使用寿命，第三，氧化铝作为粘结剂能够提高荧光粉和玻璃灯管之间的粘结强度，使荧光粉不脱落。

关键词：荧光灯，节能灯，纳米氧化铝，气相法氧化铝,氧化铝保护膜0 引言气相法生产的氧化铝具有颗粒细、纯度高、良好的可分散性和表面带正电的特性广泛的应用于荧光节能灯，像片打印纸和粉末涂料等领域。

近年来，从实现可持续发展、保护环境为目的的节能到提高能源使用效率，照明用节能荧光灯都被赋予了重大的意义，各国政府也花大力气推行使用荧光灯，并鼓励开发更高发光效率、更长寿命的荧光灯产品。

在荧光灯中，气相法氧化铝用于保护膜，具有反射紫外线和阻挡汞扩散的功能，同时又能做为荧光粉的粘结剂，能够有效的提高光效和延长灯的寿命，是提升荧光灯产品品质的首选方案。

1 气相法氧化铝的制备和性能1.1 气相法氧化铝的制备工艺大规模的工业化合成气相法氧化铝的制备过程从本质上来说可以描述为三氯化铝(AlCl3)的高温燃烧水解过程。

在这个过程中三氯化铝转变为气相，然后与氢氧焰燃烧产物-水反应，生成产物氧化铝，其化学反应方程式为：2AlCl3 +3H2 +1.5 O2 Al2O3 + 6HCl这种特殊的生产工艺是由赢创德固赛公司在60多年前发明的，由于采用高温燃烧水解法进图1 气相法氧化铝的计算机模型行生产，AEROXIDE?被称为气相法氧化铝，其产品是由纳米级的原生颗粒组成，堆密度低，容易在水体系里分散，图1显示出气相法氧化铝的所拥有的独特结构的计算机模型。

Al2O3∶Ce薄膜的制备及其光致发光特性张雅晶;王倩;邓保霞;李国栋【摘要】应用回流浸渍法对非晶的纳米多孔 Al2O3薄膜进行掺杂,制备了非晶的Al2O3∶Ce薄膜.用场发射扫描电子显微镜观察了样品掺杂前后的形貌,且从EDS 结果可以看出薄膜中铈的含量是随着掺杂液浓度的增加而增加的.X射线光电子能谱(XPS)表明Al2O3∶Ce薄膜中有三价的铈离子形成.Al2O3∶Ce薄膜的光致发光谱和激发谱与掺杂前相比明显发生了变化,且发射谱中出现了双峰结构,峰位分别位于380 nm和400nin,本文分析讨论了掺杂前后光谱发生变化的原因和发光机制.另外,比较了不同浓度下掺杂的Al2O3∶Ce薄膜的光致发光谱,得出随掺杂液浓度的增加光致发光强度呈先增加后减小的趋势,且最佳掺杂浓度为0.2mol.【期刊名称】《光散射学报》【年(卷),期】2015(027)003【总页数】6页(P299-304)【关键词】Al2O3∶Ce薄膜;回流浸渍法;光致发光;掺杂浓度【作者】张雅晶;王倩;邓保霞;李国栋【作者单位】新疆大学物理科学与技术学院,乌鲁木齐830046;新疆大学物理科学与技术学院,乌鲁木齐830046;新疆大学物理科学与技术学院,乌鲁木齐830046;新疆大学物理科学与技术学院,乌鲁木齐830046【正文语种】中文【中图分类】TB43近年来,纳米科技在高科技电子的发展中占有主导地位,纳米科技的发展主要依赖于纳米材料的发展。

因此,很多研究者致力于研究具有优良性能的纳米材料,来满足不同领域对纳米材料的需求。

自上个世纪五十年代以来,人们就开始不断用电化学阳极氧化法来制备多孔的氧化铝薄膜[1],其制备的氧化铝薄膜具有高度有序的纳米级孔结构,孔呈六角密排结构,直径约为40～60 nm,且孔自身具有优越的发光性能[2-3]。

Al2O3薄膜作为一种新型的绝缘体纳米材料具有良好的发光性能,可用于辐射剂量计、光电子学和灵敏剂量计。

氧化铝纳米颗粒表面修饰及其应用研究氧化铝是一种广泛应用的功能性材料，常用于制备陶瓷材料、涂层、催化剂等。

随着纳米技术的发展，氧化铝纳米颗粒的应用越来越广泛。

在实际应用中，氧化铝纳米颗粒的表面性质对其性能有着很重要的影响。

因此，对氧化铝纳米颗粒表面进行修饰，成为了研究热点之一。

本文将介绍氧化铝纳米颗粒表面修饰及其应用研究的相关进展。

1. 氧化铝纳米颗粒表面修饰方法氧化铝纳米颗粒的表面修饰方法可以分为物理方法和化学方法两种。

1.1 物理方法物理方法是指通过物理手段改变氧化铝纳米颗粒表面结构的方法。

常见的物理方法包括离子束照射、等离子体处理、激光辐照等。

离子束照射是通过离子束轰击氧化铝纳米颗粒表面，使其发生化学反应，从而改变表面性质。

等离子体处理和激光辐照则是通过热、光等作用，改变氧化铝纳米颗粒表面结构。

1.2 化学方法化学方法是指通过化学反应改变氧化铝纳米颗粒表面结构的方法。

常见的化学方法包括溶胶-凝胶法、水热法、化学气相沉积法等。

溶胶-凝胶法是一种将溶胶浸泡在胶体中，通过溶胶与胶体分子相互作用形成氧化铝纳米颗粒的方法。

水热法是将胶体溶液加热至高温高压条件下形成氧化铝纳米颗粒的方法。

化学气相沉积法则是将氧化铝前体沉积在纳米颗粒表面的方法。

2. 氧化铝纳米颗粒表面修饰的应用研究进展氧化铝纳米颗粒表面修饰后，可以用于制备催化剂、涂层、传感器等材料。

以下是一些应用研究的进展。

2.1 催化剂改变氧化铝纳米颗粒表面的化学性质，可以调节其催化活性。

例如，对表面进行氢气还原可使氧化铝纳米颗粒表面亲水性增强，从而提高其选择性催化还原CO2的能力。

同时，还发现通过表面修饰后的氧化铝纳米颗粒可以用于制备光催化剂、催化剂载体等。

2.2 涂层将氧化铝纳米颗粒表面修饰后，可以用于制备涂层材料。

例如，将表面修饰后的氧化铝纳米颗粒与树脂或涂料复合，可以得到具有高硬度、高耐磨性、抗腐蚀性好等特性的涂层材料。

2.3 传感器表面修饰后的氧化铝纳米颗粒可用于制备气敏传感器、生物传感器等。

纳米氧化铝的研究与应用摘要：本文介绍了纳米氧化铝的分类，以及综述了各种先进的制备方法制备纳米氧化铝粉体、纤维、介孔材料和各种新的制备工艺等的研究进展，对纳米氧化铝的应用领域作了详细的介绍，并对其发展前景作了展望。

关键词：纳米氧化铝；制备；应用；研究进展；氧化铝1 前言纳米材料是指其一维尺度小于100nm，且具有常规材料乃至常规微细粉末材料所不具备的许多反常特性的一类材料。

氧化铝与其他材料相比，它具有许多独特、优良的性能，如高熔点( 2015℃)、较高的室温和高温强度，高的化学稳定性和接点介电性能，电绝缘性好，硬度高( 莫氏硬度9)，耐磨性好且成本低廉。

因而氧化铝陶瓷可用于制造高速切削工具，高温热电耦套管、化工高压机械泵零件、内燃机火花塞、人工关节及航空磁流体发电材料等多种陶瓷器件。

但氧化铝陶瓷的韧性低、脆性大，这一陶瓷材料所固有的弱点大大限制了其应用领域。

纳米氧化铝材料的特殊光电特性、高磁阻现象、非线性电阻现象、在高温下仍具有的高强、高韧、稳定性好等奇异特性，以及各种纳米粉体材料共有的小尺寸效应、表面界面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应，使其在催化、滤光、光吸收、医药、磁介质及新材料等领域有广阔的应用前景。

氧化铝是在地壳中含量非常丰富的一种氧化物。

氧化铝有多种晶型，其中仅α-氧化铝，属高温稳定晶型，具有较高的熔点和很高的化学稳定性。

通常可使用拜尔法和电熔法来生产α-氧化铝粉体，此类粉体广泛运用于制备各种氧化铝陶瓷。

而具有量子效应的纳米氧化铝粉体还可带来高化学活性、高比表面能、独特光吸收作用等各种优异性能，可广泛应用于冶金、机械、化工等领域。

因此研究和开发纳米氧化铝材料的制备工艺及其应用，具有重要的社会效益和经济价值[1]。

2 氧化铝的分类到目前为止，人们已经发现了许多氧化铝的结晶态，由于它们各自的晶型转变温度不同，氧化铝又分为低温型和高温型。

已经确定的氧化铝有αβγθκηρχ等几种。

其中最主要的是γ-氧化铝和α-氧化铝[2]。

掺杂氧化铝的形貌控制及其光致发光性能研究掺杂氧化铝的形貌控制及其光致发光性能研究引言氧化铝（Al2O3）作为一种重要的功能材料，在电子器件、陶瓷、催化剂等领域具有广泛的应用。

经过多年的研究，人们发现掺杂杂质能够有效地改变氧化铝的性质。

其中，掺杂氧化铝的形貌控制和光致发光性能研究是当前研究的热点之一。

本文将介绍掺杂氧化铝形貌控制的方法以及掺杂对其光致发光性能的影响。

一、掺杂氧化铝的形貌控制方法1. 水热法水热法是一种常用的材料合成方法，可以通过调控反应温度、时间和反应物浓度等条件来控制氧化铝的形貌。

例如，在碱性环境下，通过调节反应温度和反应时间，可以制备出各种形状的氧化铝微球、纳米棒和纳米片等结构。

2. 模板法模板法是通过将氧化铝溶液浸渍到特定的有孔模板中，并经过热处理使其固化，然后去除模板得到所需的形貌。

该方法可用于制备具有复杂结构的氧化铝材料。

例如，使用聚苯乙烯球体作为模板，可以制备出粒径可控的氧化铝微球阵列。

3. 氧化还原法氧化还原法是利用还原剂还原金属铝源，使其与氧化剂反应生成氧化铝，并通过调节反应条件来控制氧化铝的形貌。

例如，在高温下，通过调控还原剂与氧化剂的摩尔比例和反应时间，可以制备出有序排列的纳米棒状氧化铝。

二、掺杂对氧化铝光致发光性能的影响1. 掺杂物种类的影响不同的掺杂物可以引入新的能级或改变氧化铝的能带结构，从而影响其光致发光性能。

例如，铜离子（Cu2+）的掺杂能够增强氧化铝的发光强度，并产生特定的颜色。

铁离子（Fe3+）的掺杂能够引入新的能级，使氧化铝产生可见光发射。

此外，稀土离子如镧离子（La3+）和铽离子（Tb3+）等的掺杂也能够调节氧化铝的发光性质。

2. 掺杂浓度的影响随着掺杂浓度的增加，掺杂离子的浓度也会增加，进而改变氧化铝材料的组分。

一定范围内的掺杂浓度能够有效地增强氧化铝的光致发光性能，使其发光强度增加。

然而，当掺杂浓度超过一定值时，可能会发生离子堆积和能级交叉等现象，导致光致发光性能的降低。

第!!卷!第"#期!!!!!!!!!!!!光谱学与光谱分析$%&'!!!(%'"#!))!"+-,!#/"#/"!年"#月!!!!!!!!!!!!0)1234%52%)67890)12347&:87&65;5<121=>14!#/"!!不同退火条件对纳米多孔氧化铝薄膜光致发光的影响谢!宁 马凯迪 沈异凡 王!倩"新疆大学物理科学与技术学院!新疆乌鲁木齐!?!//.*摘!要!以草酸为电解液!采用二次阳极氧化法制备出了纳米多孔氧化铝薄膜!经不同退火温度和退火气氛处理氧化铝薄膜后!通过分析其光致发光光谱得出&相同的退火气氛中!退火温度&5*//Z 时!&]C //Z 具有最大的光致发光强度(退火温度&--//Z 时!随着退火温度的升高!样品的发光强度增大"在不同的退火气氛中!多孔氧化铝薄膜随着退火温度的升高!发光峰位改变不同!即在空气中退火处理后!随着退火温度的升高!发光峰位蓝移!而在真空中退火处理后!发光峰位并不随退火温度的升高而变化(通过对""//Z 高温退火处理后的氧化铝薄膜的光致发光曲线的高斯拟合!可以看出!经退火处理后的多孔氧化铝!主要存在三个发光中心!发光曲线在!C /#*//8=范围内对应三个发射峰!发射波长分别为!?-!."/!.!+8="相同的退火温度下!空气中退火得到的氧化铝薄膜的光致发光强度大于真空中退火处理后的氧化铝薄膜"基于实验结果!结合[射线色散能谱#b <0$%红外反射光谱等表征手段!探讨了多孔氧化铝薄膜的发光机制!并对经过不同退火条件得到的多孔氧化铝薄膜的光致发光特性的改变做出了合理的解释"关键词!纳米多孔氧化铝薄膜(光致发光(发光中心(退火(光谱分析中图分类号 L .*#!!文献标识码 :!!!()* "/'!+*. M';558'"///,/C +! #/"! "#,!"+-,/C !收稿日期#/"!,/-,/+ 修订日期 #/"!,"/,"#!基金项目 国家自然科学基金项目#""/*C //+$资助!作者简介 谢!宁!"+??年生!新疆大学物理科学与技术学院硕士研究生!!1,=7;&&N ;18;8P N M O !5;87'28"通讯联系人!!1,=7;&&^78P h ;78/?/+!5;87'2%=引!言!!随着辐射剂量探测逐渐成为航天%医学等领域内的主要研究课题!具有辐射剂量探测功能的氧化铝以其较高的辐射剂量响应和优异的发光特性)"!#*逐渐引起了人们的关注"与传统制备作为剂量探测器的氧化铝的单晶生长方法相比)!,C *!二次阳极氧化制备氧化铝的方法以更低的制备成本和更为简易的操作流程!有望代替传统的单晶制备方法!并实现对做为辐射剂量探测材料的氧化铝的大规模低成本的工业生产"所以通过研究这种具有有序纳米多孔结构的氧化铝的各种特性可以对该材料的微观结构等形成系统的认识"光致发光以其非破坏性%灵敏度高的优点可以提供有关材料的结构%成分及环境原子排列的信息)**!所以研究氧化铝光致发光特性成为认识这种材料最重要的方法之一"虽然对纳米多孔氧化铝薄膜的光致发光进行了大量研究!但至今在其发光来源和发光机制等一些问题上!还存在较大分歧)-*"早在"+?"年d 7=7=%3%等)?*就探讨了利用二次阳极氧化法!在草酸中制备氧化铝薄膜的光致发光机理!他认为阳极氧化过程中草酸根离子在强电场作用下进入氧化铝内部并转化为发光中心!发光峰位在.-/8=处!这是出现较早!以草酸根分解产物作为发光中心的一类对氧化铝薄膜光致发光机理具有代表性的解释(<O )+*和X ;)"/*等同样也用二次阳极氧化法在相同条件下制备了氧化铝薄膜!而他们却把该材料光致发光的机理归因于制备氧化铝薄膜过程中其内部形成的氧空位缺陷#D中心,俘获两个电子的一种缺陷结构%D Y 中心,俘获一个电子的一种缺陷结构$所致!其中以D Y 发光中心为主导([O 等)""*将二次阳极氧化法制备的氧化铝薄膜的光致发光现象归因于是其内部氧空位缺陷中心和草酸杂质分解产物的共同作用的结果(同时!从F %>;897等)"#*的研究结果可以看出!二次阳极氧化法制备的氧化铝薄膜的光致发光主要由DY 中心决定!草酸根由于其不稳定性!它在氧化铝中的含量会随着退火温度的升高而降低!从而微弱的发光被DY 中心发出的光所掩盖"显然!讨论采用二次阳极氧化法制备的多孔氧化铝薄膜的光致发光机理成为当前亟待解决的问题"通过研究经不同退火温度处理后的氧化铝薄膜光致发光特性的改变!成为现有的探讨这种机制的重要方法之一"但是!不同退火气氛对氧化铝薄膜的光致发光特性的影响却很少有人关注!所以本文着重研究不同退火气氛和不同退火温度对纳米多孔氧化铝光致发光特性的影响"借助扫描电子显微镜#0b A$%红外反射光谱#;8T4741941T&1235)12347$%光致发光#V X$荧光光谱等表征手段!通过分析表征结果!探讨了纳米多孔氧化铝薄膜的光致发光机理!在合理解释了不同退火条件对多孔氧化铝薄膜的光致发光特性的影响后!我们给出了主要存在于纳米多孔氧化铝中的几种发光中心!以及在经不同的退火条件处理后的氧化铝薄膜中它们对光致发光的贡献""!实验部分!!采用由上木科技有限公司提供的高纯抛光铝箔#纯度& ++'+++U$!在空气中.J退火#.//Z$处理后!经过清洗%抛光等预处理!在室温##/Z$条件下以/'C=%&+X K"的草酸溶液为电解液!铝为阳极!碳棒为阴极!进行铝箔的第一次阳极氧化.J!电压#./$$"将氧化完成后的样品放入质量比为W!V L.l I4#L!]".l!的酸溶液中!恒温*/Z浸泡!J!然后用去离子水清洗!进行第二次阳极氧化!二次氧化条件和一次氧化完全相同!氧化时间.J"最后将样品放入/'!=%&+X K"的草酸中扩孔#J"得到以铝为基底!表层为纳米多孔氧化铝薄膜的样品"需要去除铝基底时!使用体积比为!l"的饱和I O0L.和W I&的混合溶液!将铝基底浸泡在此溶液中!置换反应将铝溶解在溶液中!得到双通的纳米多孔氧化铝薄膜#::A$"采用由合肥科晶生产的a0X,""//[,0微型箱式炉对样品进行空气气氛中的退火处理(真空气氛的退火由本实验室自制的石英管真空退火系统完成#"n"/K#V7$"退火温度在*//Z以下#包括*//Z$的样品没有去除铝基底!退火温度在?//#""//Z的样品是去除了铝基底的双通氧化铝薄膜"在相同条件下制备的氧化铝薄膜经不同退火气氛和退火温度处理后样品编号如下&:.//表示在空气#7;4$中温度.//Z 退火!:C//!:*//!:?//!:"///!:""//以此类推"$.//表示在真空#_72O O=$中温度.//Z退火!$C//和$*//以此类推"另外//表示未经退火处理"采用由德国X b L公司生产的型号为X b L".!/$V的扫描电镜#52788;8P1&1234%8=;24%52%)1!0b A$观察样品表面形貌(由德国S H E a b H公司生产的型号为b h O;8%N C C的红外光谱仪室温条件下分析样品中所含的官能团!从而判断草酸根离子等有机官能团含量(使用型号为D&O%4%&%P,!,#",B I, 0V I的荧光光谱仪#光源&.C/@连续氙灯$室温下对样品进行光致发光测试"#!结果与讨论!!采用二次阳极氧化法可以制备出孔径均匀%分布有序的纳米多孔氧化铝!通过控制草酸浓度%氧化电压和氧化时间等参数!人们已经制备出孔径在#C#!//8=!厚度在"// 8=##//"=之间的有序纳米多孔氧化铝薄膜)"!!".*"图"#7$是用二次阳极氧化法制备的氧化铝薄膜放大C万倍的表面形貌图!孔径大小为*/'+.8="图"#>$是氧化铝薄膜经?//Z 退火.J后!放大!万倍扫描电镜表征的表面形貌"-12,+!#I479<8@54H D5652=579C"H48H948>96I@1?9716@C#9$ 9?>96I@1?9716@C9?>96I@1?997:84Q''`9??8961?2:489:@8?:#E$!!值得注意的是!表面形貌在高温下的变化只和温度有关!且随着退火温度的升高!氧化铝表面的孔越来越小!孔周围的氧化铝层变得越来越厚"而这种形貌的变化与退火气氛无关!所以此处只是列出了在空气中退火的氧化铝的表面形貌"图#分别为在空气#7$和真空#"n"/K#V7$#>$气氛下不同退火温度处理后样品的光致发光曲线#激发波长!C/8=$!退火所用的样品!制备条件相同且大小一致"从图##7$中我们可以看出&随着退火温度的升高!氧化铝发光峰的强度先是增大!然后下降!退火温度&]C//Z时氧化铝薄膜的发光峰强度最大!这与$4O>&1_5R6等)"*的实验结果一致(氧化铝薄膜的发光峰位随退火温度的升高!整体蓝移#从%//] .C/8=蓝移到%:*//].!/8=$"从图##>$中我们可以看出&随退火温度升高!真空中退火处理后的氧化铝薄膜发光峰位强度的变化与空气中退火处理后的氧化铝薄膜发光峰位强度的变化规律一样!但是!在真空气氛下退火的氧化铝薄膜发光峰位不随退火温度的升高而变化!始终都在%].C/8=处"需要强调的是!本文中提到的氧化铝的光致发光的发光峰位可能和一部分其他文献中提到的略有不同!其主要原因有&#"$氧化铝膜的厚度不同!整体缺陷浓度不同(##$氧化铝的制备过程中!采用的草酸电解液的浓度不同!这会导致不同样品中缺陷浓度和草酸根杂质的分解产物比例不同!发光峰位也会有所改变"?+"!光谱学与光谱分析!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第!!卷-12,&!3D5:56I@1?8C<8?<8C H8<:495796I@1?9716@C9??8968>1?914#9$9?>96I@1?9716@C9??8968>1?;9<I I@#E$9:>177848?::8@H849:I48!!图!为不同退火条件下氧化铝薄膜的红外反射光谱"图中波数为!///#!-//2=K"的反射峰表示氧化铝中存在W#L分子或者,L W键)""*!可以看出退火后其反射峰的强度明显降低!这和样品中的W#L 分子随着退火的进行不断地蒸发散失是一致的(波数为#!//2=K"的反射峰表示在氧化铝薄膜中有残留的I L#气体分子)""*!可以看出退火后其反射峰的强度增加!这是因为制备过程中进入氧化铝膜的草酸根在高温下不断地分解生成了I L#(根据[O等推断!波数在".//#"-//2=K"范围内出现反射峰!都是样品中含有的6$6I L的结果!此官能团可以理解为是进入氧化铝的草酸根分解的产物!也可以理解为是碳原子取代铝原子形成的氧空位缺陷结构!从其反射峰的强度变化来看!这种结构的数量是随着退火的进行而增大的"由其形状和反射强度可以推断!波数为"///2=K"附近出现的反射峰!为样品的主要成分:&,L,:&键存在的结果"-12,/!*?74948>48768<:9?<8C H8<:495796I@1?9716@C9??8968>I?>84>177848?:<5?>1:15?!!图.所示为空气环境中经不同退火温度处理后样品的V X曲线#激发波长!C/8=$"为了排除退火气氛对样品的影响!这里只讨论在空气环境下不同退火温度对样品光致发光特性的影响"可以看出&随着退火温度的不断升高#.//# ""//Z$!氧化铝薄膜的光致发光强度明显增大(退火温度&5*//Z时!发光峰位有蓝移!&--//Z时!发光峰位稳定!不随退火温度的升高而变化"-12,0!3D5:56I@1?8C<8?<8C H8<:495796I@1?9716@C9??8968>1?9149:>177848?::8@H849:I48!!图C是在空气中""//Z退火处理后氧化铝的V X发光曲线#激发波长!C/8=$!对其V X曲线进行F7O55;%8曲线拟合!我们得到V X发光曲线实际由发光峰波长分别为!?-! ."/!.!+8=三部分叠加而成!我们据此可以认为!三个峰位依次为D Y中心!D中心和与草酸杂质有关的发光中心分别产生的"这也和[O等)""*的研究成果相似"-12,!!M9I C C15?71:H D5:56I@1?8C<8?<8C H8<:495796I@1?9716@C9??8968>9:++''`!!通过对以上实验结果的分析!我们得出两点"#"$相同退火温度不同退火气氛对氧化铝薄膜发光特性的影响&首先!真空气氛中退火处理后样品的光致发光强度整体较低"退火过程中氧化铝薄膜所在的退火环境中的氧气和阳极氧化时进入氧化铝薄膜的L#K经阳极失去电子沉积在薄膜中的氧分子会继续和基底铝反应生成氧化铝!这一过程会产生大量的氧空位缺陷#它俘获一个或两个电子分别形成D Y中心或D中心$!而真空环境中的氧含量极低!只有沉积在薄膜中的氧分子会继续和基底铝反应生成较空气中较少的氧化铝!所以此时产生的氧空位缺陷D Y较少!所以发光强++"!第"#期!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!光谱学与光谱分析度整体比在空气气氛中退火的情形低(其次!真空气氛中退火处理后的样品!随着温度变化!发光中心不会改变!而空气中退火处理后的氧化铝的发光中心对应的发光峰位出现蓝移"退火处理消除了在铝基底上形成氧化铝时所引入的体膨胀应力!从而使能带间隔较未退火处理的情形变宽了!存在于能带间隙中D 中心和DY 中心的相对位置也发生变化!使发光峰位蓝移!所以大量的氧空位缺陷的出现使得这种蓝移十分明显"与此同时!进入薄膜的草酸根离子也会随温度的升高而分解!其分解产物也会参与发光)"C *!它的参与会使整个发光峰红移"所以!空气中退火处理产生了大量的DY 中心!对应的能带间隙变宽产生的蓝移作用比草酸杂质分解产物发光产生的红移作用要大!所以宏观上体现为发光峰位的整体蓝移"而在真空气氛中退火处理后!较少的DY 中心对应的能带间隙的变化引起的发光峰位的蓝移和草酸根随温度的升高异常的分解引起的发光峰位的红移效果抵消了!保证了稳定的发光峰位"需要强调的是!在比较不同退火气氛对氧化铝薄膜的影响时!退火温度低于*//Z !此时氧化铝为非晶态结构!很多文献都用[H <表征有所说明!此处不再阐述"-12,%!^(#57:D 896I @1?9716@9??8968>9:++''`!!##$相同退火气氛不同退火温度对氧化铝薄膜发光特性的影响&通常情况下采用二次阳极氧化法制备的氧化铝薄膜由于其厚度为纳米级别的!所以都是以氧化铝薄膜底部的铝基底作为氧化铝薄膜载体的"但由于高温退火!铝的熔点较低#*-/Z $!所以当退火温度&--//Z 时!一般都需要去除铝基底"通过比较图.中低温退火和高温退火的光致发光曲线的形状可以看出!首先!铝基底的存在影响着氧化铝薄膜的光致发光特性!这与<O 等)+*提出的铝基底的存在不影响氧化铝薄膜光致发光的观点不同(其次!退火温度&5*//Z 范围内不同的退火温度处理样品后!只有&]C //Z 具有最大的发光强度!而在退火温度&--//Z 时!发光强度随退火温度的升高不断上升!这一点可以解释为&退火过程中氧化铝的继续形成!导致氧空位缺陷#D Y 中心%D中心$的不断增加!阳极氧化过程中进入氧化铝的草酸杂质也随着温度的升高!不断分解!形成新的发光中心)"C *"当&]C //Z 时!氧化铝的形成速率大于形成氧化铝所需的L #的供给速率!所以在晶态还未发生转变的这一阶段#&5*//Z $!氧空位缺陷可以达到这一阶段数量的极大值)-*!导致光致发光强度也相应地达到了极大值(&--//Z 时的高温退火处理后!样品的结晶化程度提高!氧化铝薄膜原子的有序化排列一方面使得原有的氧化铝薄膜中的结构缺陷#其实质还是氧空位缺陷$减少(但另一方面!高温下草酸盐分解产物中的碳原子有可能取代结晶化氧化铝薄膜中的铝原子!导致取代后形成更多的氧空位缺陷)"**(所以在总量上不断增加的氧空位缺陷使整个氧化铝薄膜随着温度的升高!有更多的氧空位缺陷形成"这一点可以由图*得到证实!即高温退火处理后的氧化铝薄膜中#草酸完全分解$仍存在碳元素!这些碳元素的存在印证了我们的推断"!!结!论!!采用二次阳极氧化法在草酸电解液中制备出了纳米多孔氧化铝薄膜!通过对样品不同条件的退火处理并借助相应的表征手段!研究了退火条件对氧化铝薄膜光致发光的影响!并根据实验结果提出了氧化铝薄膜的光致发光主要来自于三种不同的发光中心&D Y 中心!D中心和草酸杂质所转变的发光中心!每一种发光中心在特定的激发波长下都会参与发光!只是在不同的退火条件下它们对光致发光的贡献大小不同"相同的退火温度下!真空气氛中退火处理后氧化铝薄膜的光致发光比在空气中退火处理的氧化铝薄膜光致发光强度低!并将此归结为在不同退火气氛中形成的氧缺陷数量不同所致"不同退火气氛中光致发光的峰值发光峰位的改变不同是因为氧缺陷能级在禁带中的相对位置随着退火作用下体膨胀应力的减小而变化引起的发光峰位蓝移和草酸杂质参与发光引起的光致发光峰位的红移这两个作用对光致发光的贡献不同所致"相同的退火气氛中!退火温度&5*//Z 时!&]C //Z 具有最大的发光强度!这是因为当&]C //Z 时!氧化铝的形成速率大于形成氧化铝所需的氧的供给速率!在此缺氧条件下!氧化铝薄膜中的氧空位缺陷达到了最大值(草酸杂质也随着温度的升高!不断分解!形成新的发光中心"退火温度&--//Z 时!随退火温度的升高!样品的结晶化程度提高!碳原子有可能取代结晶化氧化铝薄膜中的铝原子!导致取代后形成更多的氧空位缺陷!使氧化铝薄膜的光致发光强度逐渐增大"!S 87848?<8C)"*!$4O >&1_5R 6G !I J 14867R %_7a !G 5)75:!137&c e %O 487&%T X O =;81521821!#/""!"!"&+!?c )#*!d O R ;J 747bF !A ;&&;R 18b<!L &;_1;47XI !137&c e %O 487&%T X O =;81521821!#/"!!"!!&#/!c )!*!X 1%8P Id !W O 5;8@!:>9aG c 137&c e %O 487&B 1R 8%&%P ;#02;18215k b 8P ;8114;8P $!#/"!!*#&"/+c ).*!a%43%_$c H 79;73;%8A 175O 41=1835!#//-!.#&C -*c )C *!d78P [S !X ;We !I J 18P d !137&c e %O 487&%T I 46537&F 4%^3J !#//?!!"/&!?//c //#!光谱学与光谱分析!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第!!卷)**!`J 78P de !e ;7`W !G 5=7d ;&!137&c 01=;2%89O 23%4L )3%1&1234%8;25!#//?!#+&?-!c )-*!F 7%B !A 18P F @!`J 78P X<c e c V J 65&I %89185c A 73314!#//!!"C &#/-"c )?*!d 7=7=%3%d !S 7>7(!B 7M ;=70c (73O 41#X %89$!"+?"!#?+&C -#c )+*!<Od !I 7;@X !A %I A !137&c :))&;19V J 65;25X 133145!"+++!-.&#+C "c )"/*!X ;d !X ;F W !A 18P F @!137&c e c V J 65&I %89185c A 73314!#//"!"!&#*+"c )""*![O@X !`J 18P Ae !@O0!137&c :))&;19V J 65;25X 133145!#//.!?C &.!*.c )"#*!F %>;897Fa !:5J O 3%5Ja0!a 7&678Ac e %O 487&%T X O =;81521821!#/"!!"!.&--#c )"!*!a 1&&14D !W O 8314A !H %>;85%8<X c e %O 487&%T 3J 1b &1234%2J 1=;27&0%2;136!"+C !!"//&.""c )".*!D 78<W !<;8P Ff !137&c A ;24%)%4%O 5789A 15%)%4%O 5A 7314;7&5!#//-!"//&"C .c )"C *!W 78dd !I 7%X ![ODf !137&c A 7314;7&5I J 1=;5346789V J 65;25!#/""!"#+&"#.-c )"**!d 78P [S !X ;We !S ;fd !137&c e %O 487&%T:))&;19V J 65;25!#//?!"/.&"#!c ^778<:C57(177848?:P ??8961?2O 5?>1:15?C5?:D 83D 5:56I @1?8C <8?<857W 9?5H545I CP 6I @1?9-16@[G b(;8P!A :a 7;,9;!0W b (d ;,T 78!@:(Ff ;78"02J %%&%T V J 65;2502;1821789B 12J 8%&%P 6![;8M ;78P E 8;_145;36!E 4O =h;!?!//.*!I J ;87P E C :49<:!B J 1878%)%4%O 57&O =;87T ;&=5^141)41)7419>63^%,531)78%9;2%N ;973;%8;8/'C=%&+X K "%N 7&;272;91&1234%&63173./$c V J %3%&O =;81521821#V X $%T 878%)%4%O 57&O =;87T ;&=5^75;8_153;P 7319O 89149;T T 1418378817&;8P 73=%5)J 1417899;T T 1418331=)1473O 41c B J 17O 3J %45P %33J 411415O &357>%O 33J 1V X=175O 41=1835c G 83J 157=178817&;8P 73=%5)J 141!^J 183J 178817&&;8P31=)1473O 41&5*//Z !3J 1;83185;36%T 3J 1V X )17R ;82417515^;3J 1&1_731978817&;8P 31=)1473O 417894172J 157=7N ;=O =_7&O 173C //Z !>O 33J 1;83185;36912417515^;3J 7T O 43J 14;8241751;83J 178817&;8P 31=)1473O 41!7893J 1V X )17R ;83185;36%T 57=)&15;82417515^;3J 3J 1;8241751;83J 178817&;8P 31=)1473O 41^J 183J 178817&&;8P 31=)1473O 41&-?//Zc G 83J 19;T T 1418378817&&;8P 73=%5)J 141!3J 12J 78P 1;83J 1)J %3%&O =;81521821)17R )%5;3;%8T %4878%)%4%O 57&O =;87T ;&=5^;3J 3J 1;8241751;83J 178817&;8P 31=)1473O 41;59;T T 14183&@;3J 3J 1;8241751;83J 178817&&;8P 31=)1473O 41!3J 1V X )17R )%5;3;%8T %43J 157=)&1578817&19;87;473,=%5)J 141;5>&O 15J ;T 319!^J ;&13J 1V X )17R )%5;3;%8T %43J 157=)&1578817&19;8_72O O =73=%5)J 141^;&&8%32J 78P 1c B J 1V X 5)12347%T 878%)%4%O 57&O =;87T ;&=578817&1973""//Z;87;473=%5)J 141278>191,2%8_%&O 319>63J 411F 7O 55;782%=)%8183573781N 2;373;%8^7_1&18P 3J %T !C /8=!^;3J >78952183141973!?-!."/789.!+8=!415)123;_1&6c B J 151415O &355O P P1533J 733J 141=;P J 3>13J 411&O =;815218212183145T %43J 1V X%T 78817&197&O =;87T ;&=5c :33J 157=178817&&;8P 31=)1473O 41!3J 1V X )17R ;8,3185;36%T 57=)&1578817&19;87;473=%5)J 141;5534%8P 143J 783J 7378817&19;83J 1_72O O =c S 7519%83J 11N )14;=1837&415O &357893J 1[,4769;5)145;_11814P 65)1234O =#b <0$2%=>;819^;3J ;8T 4741941T &1235)12347!3J 1&O =;81521821=12J 78;5=5%T 878%)%4%O 57&O =;87T ;&=57419;52O 5519c B J 1417413J 411&O =;815218212183145;83J 178817&19878%)%4%O 57&O =;87T ;&=5!^J ;2J%4;P;8731T 4%=3J 1D 218314!D Y 2183147893J 1218314755%2;7319^;3J 3J 1%N 7&;2;=)O 4;3;15c B J 11T T 1235%T 9;T T 1418378817&;8P 2%89;3;%85%83J 1)J %3%&O =;81521821%T 878%)%4%O 57&O =;87T ;&=7414175%87>&61N )&7;819c Y 8=N 54>C !(78%)%4%O 57&O =;87T ;&=5(V J %3%&O =;81521821(X O =;81521821218314(:8817&;8P (0)12347&787&65;5#H 121;_19e O &c +!#/"!(7221)319L 23c "#!#/"!$!!"I %4415)%89;8P 7O 3J %4"/#!第"#期!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!光谱学与光谱分析。