热处理气氛对Co掺杂SnO₂纳米颗粒微结构及光致发光性能的影响

姜鹤¹，刘晓芳²，贺博³，吴章奔¹，唐瑞鹤¹，邹志宇²，刘伟¹，于荣海²

1. 清华大学2. 北京航天航空大学材料科学与工程学院3. 国家同步辐射实验室

摘 要：采用共沉淀法制备了Co掺杂SnO2纳米颗粒,并分别在氧气,氮气,真空环境下进行500℃热处理,研究热处理气氛对样品微观结构及光致发光特性的影响。纳米颗粒为单晶金红石型SnO2相,热处理不改变相结构,且没有Co金属析出和氮化物形成。X射线吸收近边谱结果说明经真空和氮气热处理的SnO2纳米颗粒存在大量氧空位,氧气热处理后本征氧空位数量大幅减少。纳米颗粒在3种气氛热处理后均观察到了蓝光和橘红光发光带,且氧气热处理的样品橘红光强度较氮气和真空热处理有大幅下降。结合微观结构分析,橘红发光带是由于氧空位捕获电子形成离子化空穴,在SnO2能隙中构成新的施主能级引起的。氮气热处理后,N2p轨道与O2p轨道杂化,使发光峰向长波方向漂移。

关键词：Co2+掺杂SnO2;微观结构;光致发光;气氛热处理;