摘要
SnO2和SrS是两种重要的宽禁带半导体材料。由于纳米SnO2在可见光范围出现很宽的荧光峰而缺乏使用价值，人们的兴趣往往集中在气敏和电学性质研究上；对纳米长余辉的研究，也仅仅局限在黄绿光的范围。当前挑战性的问题是如何在纳米SnO2中获得既窄又锐的荧光峰，以及如何获得硫化锶红色长余辉纳米材料。围绕上述问题本论文研究的思路是有针对性的引进本征缺陷，发展形貌可控的制备方法，实现光学性能的优化。主要创新成果如下： 1.依据Sn2+具有丰富激发态的特点，提出了在纳米SnO2中引进Sn2+的制备方法。一是用单质Sn代替Sn4+离子盐为原料，二是采用掺杂异质元素，成功制备了含有Sn2+的纳米SnO2。分析总结了引进和控制Sn2+的原理和方法。通过调整工艺参数，控制溶液的氧化能力，实现了对SnO和SnO2比例的调控。通过调整SnO2生长的择优取向，实现了含Sn2+纳米SnO2形貌的调控，制备了层状、塔状、花状、海胆状和空心球状纳米SnO2。通过异质元素掺杂，利用掺杂元素与本征元素半径和电荷差异引起的晶格畸变和电荷补偿，使SnO2中诱导产生间隙Sn2+离子。从研究思路，制备方法和Sn2+的引进均未见前人报道。 2.发现了在可见光范围内与Sn2+有关的既窄又锐的系列荧光峰，并用间隙Sn2+丰富的激发态D3，D2，D1，C3，C2，C1，C',B，B'，A1和A2带到基态的电子跃迁合理解释了荧光峰起因的微观机制。上述工作，未见前人报道。 3.由于SrS易水解，以及金属Sr过于活泼易氧化，使得很难用常规的气相法和液相法直接合成纳米SrS。本论文发展了消耗模板的间接转化法，避免了直接合成SrS纳米材料的困难，以CS2为核，外包SRC2O4，采用微乳液法加后续的惰性气体保护退火，第一次合成了纳米SrS，实现了尺寸和比表面的可控。本文还发展了水热合成方法，成功制备了SrS不同尺度微米材料。 4.通过改善材料的表面缺陷，在红光范围内获得一种具有超长余辉性能的SrS粉体，其余辉时间是采用传统高温固相反应法获得产物的余辉时间的6倍以E。
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