J. Phys. Chem. C：ZnO包覆聚丙烯腈纳米纤维中缺陷的光致发光研究
DOI:10.1021/acs.jpcc.0c00326
采用原子层沉积（ALD）和静电纺丝相结合的方法制备了一维聚丙烯腈（PAN）/氧化锌（ZnO）核-壳纳米结构。合成并研究了不同ZnO厚度的纳米纤维。本工作通过光致发光（PL）测量，提供了有关一维ZnO结构缺陷和活化能（Ea）的新信息。在77至273K（室温）下研究了一维ZnO/PAN样品的PL测量。通过分析获得的发射光谱数据，计算出Ea和温度系数。研究结果为一维ZnO/PAN结构缺陷提供了一个近似模型。观察到所制备一维材料的光学性质与结构性质密切相关。即，通过分析光学测量来计算ZnO层中的缺陷浓度。这些研究可以预测材料的性能，并为可靠的传感开辟了新的途径。
图1.（a）用300 s的静电纺丝时间制备的一维ZnO纳米结构并在373 K下通过ALD涂覆50个循环的ZnO的SEM图像。（b）厚度为0、2.5、5、10、15、20 nm的ZnO样品的XRD数据。
图2.（a）沉积在厚度为5 nm的PAN纳米纤维上的一维ZnO，（b，c）PAN表面上的ZnO微晶的TEM图像，（d）ZnO晶粒度的TEM数据取决于ZnO层的厚度。
图3.（a）PL光谱：由氮气激光E=3.68 eV激发的不同一维ZnO厚度在77 K处的归一化峰位置。（b）具有不同ZnO厚度的一维ZnO/PAN样品的紫外/可见发射比。
图4.使用不同的中性密度滤光片对20 nm样品进行PL功率依赖性测量。功率依赖性（a）；通过使用六个峰值，在77 K时在Origin Pro 7中使用高斯函数进行PL反卷积（b）；对数拟合，第二个峰（c）；中性氧空位（2.78-2.85 eV）（d）；单离子氧空位（2.45-2.53 eV）（e）；双离子氧空位（2.30-2.35 eV）（f）。
图5. ZnO纳米结构中可能存在的光学跃迁及其能量，其中无FX激子，Zni-锌间隙，Zn+i-锌间隙离子，Vo-氧空位，V+o-氧空位离子。
图6. 20 nm样品的PL温度依赖性（a）；Ea计算的指数近似值（b）图中使用了20 nm样品和峰2（光谱去卷积如图5b所示）。
图7.可能的辐射和非辐射跃迁。
图8.电纺PAN纳米纤维作为芯层和ZnO层作为壳层的薄膜。
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文章来源：易丝帮
