J. Phys. Chem. C：ZnO包覆聚丙烯腈納米纖維中缺陷的光致發光研究
DOI:10.1021/acs.jpcc.0c00326
採用原子層沉積（ALD）和靜電紡絲相結合的方法制備了一維聚丙烯腈（PAN）/氧化鋅（ZnO）核-殼納米結構。合成並研究了不同ZnO厚度的納米纖維。本工作通過光致發光（PL）測量，提供了有關一維ZnO結構缺陷和活化能（Ea）的新信息。在77至273K（室溫）下研究了一維ZnO/PAN樣品的PL測量。通過分析獲得的發射光譜數據，計算出Ea和溫度係數。研究結果為一維ZnO/PAN結構缺陷提供了一個近似模型。觀察到所製備一維材料的光學性質與結構性質密切相關。即，通過分析光學測量來計算ZnO層中的缺陷濃度。這些研究可以預測材料的性能，併為可靠的傳感開闢了新的途徑。
圖1.（a）用300 s的靜電紡絲時間製備的一維ZnO納米結構並在373 K下通過ALD塗覆50個循環的ZnO的SEM圖像。（b）厚度為0、2.5、5、10、15、20 nm的ZnO樣品的XRD數據。
圖2.（a）沉積在厚度為5 nm的PAN納米纖維上的一維ZnO，（b，c）PAN表面上的ZnO微晶的TEM圖像，（d）ZnO晶粒度的TEM數據取決於ZnO層的厚度。
圖3.（a）PL光譜：由氮氣激光E=3.68 eV激發的不同一維ZnO厚度在77 K處的歸一化峰位置。（b）具有不同ZnO厚度的一維ZnO/PAN樣品的紫外/可見發射比。
圖4.使用不同的中性密度濾光片對20 nm樣品進行PL功率依賴性測量。功率依賴性（a）；通過使用六個峰值，在77 K時在Origin Pro 7中使用高斯函數進行PL反捲積（b）；對數擬合，第二個峰（c）；中性氧空位（2.78-2.85 eV）（d）；單離子氧空位（2.45-2.53 eV）（e）；雙離子氧空位（2.30-2.35 eV）（f）。
圖5. ZnO納米結構中可能存在的光學躍遷及其能量，其中無FX激子，Zni-鋅間隙，Zn+i-鋅間隙離子，Vo-氧空位，V+o-氧空位離子。
圖6. 20 nm樣品的PL溫度依賴性（a）；Ea計算的指數近似值（b）圖中使用了20 nm樣品和峰2（光譜去卷積如圖5b所示）。
圖7.可能的輻射和非輻射躍遷。
圖8.電紡PAN納米纖維作為芯層和ZnO層作為殼層的薄膜。
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文章來源：易絲幫
