[发明专利]一种基于氧吸附硫空位荧光发射的ZnS基固溶体荧光材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种基于氧吸附硫空位荧光发射的ZnS基固溶体荧光材料及其制备方法和应用。该方法包括：将锌盐和其他金属盐的混合溶液与硫源溶液混合，调节pH值为9‑11，然后真空热处理。该方法合成过程简单，可大批量生产，并且调控阳离子固溶比例可实现宽光谱范围的荧光发射，调控温度可实现基于ZnS基固溶体同质结的双重荧光发射。

技术领域

本发明属于荧光材料及其制备和应用领域，特别涉及一种基于氧吸附硫空位荧光发射的ZnS基固溶体荧光材料及其制备方法和应用。

背景技术

在过去几十年里，半导体缺陷对其性能的影响引起了人们极大的关注，并对其结构、内在性质和起源进行了广泛的研究。众所周知，在半导体材料的合成制备过程中，缺陷的产生无法避免，而这些缺陷的存在往往被认为是对材料性能不利的。然而最近十几年，随着缺陷工程概念的提出，相比于消除缺陷，人们更倾向于利用缺陷来改善材料的性能。同时，一味地归咎于缺陷不利于材料性能的观点也开始被质疑，如2006年ShigefusaF.Chichibu在Nature Materials(Origin of defect-insensitive emissionprobability in In-containing(Al,In,Ga)N alloy semiconductors，2006,5(10):810-6)中报道了在In掺杂InGaN,AlInN和AlInGaN的体相材料中荧光发射对缺陷不敏感，且认为合金化或掺杂异质原子的非均质晶体即使在晶体有缺陷时，也可创新地作为未来高效发光材料。到目前为止，对缺陷的开发利用已经在很多方面得以实现，比如光催化、电子自旋过滤、热电转换、荧光发射等方面以及涉及光电探测器、逻辑电路等电子器件的设计。更重要的是，基于空位、间隙、替换、位错以及结构缺陷等多种缺陷类型，缺陷工程的研究更加具有多样性。其中以硫属半导体材料中硫空位的研究最广泛，比如利用硫空位捕获电子的能力以及晶格异质的结构缺陷，在ZnS、CdS等宽禁带半导体中实现光生载流子的分离以增强光催化产氢的性能；在二维材料MoS₂、WS₂中利用硫空位吸附氧实现带电激子到中性激子的转变以增强荧光发射等。