ZnS_Cu,Mn_PVDF-TrFE柔性力致发光材料的设计及性能研究.docxVIP

摘要

弹性力致发光材料因其发光强度随应力呈线性关系且可重复发光而受到广泛的重视。弹性的柔性力致发光材料在生活应用中越来越多，例如压力传感器、人造皮肤、显示器、结构健康监测、防伪签名、智能家居等等。本文基于溶液—凝胶法合成ZnS:Cu,Mn发光材料，并采用冻融法形成PVA弹性基底，将ZnS:Cu,Mn发光材料与PVDF-TrFE复合，构建出ZnS:Mn,Cu/PVDF-TrFE/PVA复合器件。主要研究了Mn和Cu掺杂对ZnS发光性能的影响，主要结论如下：

（1）通过溶液—凝胶法合成了共掺杂的ZnS:Mn,Cu量子点，利用XRD表征所制备的ZnS:Mn,Cu量子点结构，结果表明与ZnS闪锌矿结构（PDF#05-0566）的特征衍射峰峰位一一对应，平均尺寸为2.9nm；

（2）紫外吸收光谱结果表明通过掺杂不同浓度的Mn和Cu，所制备的量子点可以使纯的ZnS量子点在可见光的波段有明显的吸收，改善了纯ZnS量子点对可见光的吸收性；

（3）采用Tauc-plot方法对硫化锌量子点进行了能带分析，发现掺入不同比例Mn和Cu的硫化锌量子点，其能带都有不同程度的下降；

（3）光致发光谱PL表明在330nm波长光的激发下，量子点的荧光发射强度最高；在603nm处有明显的特征峰，发出橘红色的光，发光中心为Mn2+，为Mn2+的4T1→6A1跃迁发光；随着Mn掺杂量的提升，量子点的最大发光强度逐渐增强；

（4）在整个发光过程中，Cu2+在其中起敏化剂的作用，将自身的激发能量传递给Mn2+，强化了Mn2+的发光。

关键词：力致发光，发光，ZnS:Mn,Cu量子点，PVDF-TrFE

AbStract

Elasticmechanoluminescencematerialshaveattractedwidespreadattentionduetotheirlinearrelationshipbetweenluminescenceintensityandstress,andtheirabilitytoemitlightrepeatedly.Elasticflexiblemechanoluminescencematerialsareincreasinglyusedindailylife,suchaspressuresensors,artificialskin,displays,Structuralhealthmonitoring,anti-counterfeitingsignatures,smarthomes,andsoon.Inthispaper,basedonthepreparationofZnS:Cu,Mnlight-emittingmaterialsbysolutiongelmethodandtheformationofPVAelasticsubstratebyfreeze-thawmethod,ZnS:Mn,Culight-emittingmaterialsandpiezoelectricmaterialPVDFTrFEwerecompoundedtoprepareZnS:Mn,Cu/PVDFTrFE/PVAcompositedevices.TheeffectsofMnandCudopingonthelight-emittingpropertiesofZnSweremainlystudied.Themainconclusionsareasfollows:

(1)CodopedZnS:Mn,Cuquantumdotsweresynthesizedbythesolutiongelmethod.ThepreparedZnS:Mn,CuquantumdotswerecharacterizedbyXRD.TheresultsshowedthatthepeakpositionsofthecharacteristicdiffractionpeaksoftheZnSsphaleritestructure(PDF#05-0566)correspondedonebyone,withanaveragesizeof2.9nm;

(2)TheUVabsorptionspectrumresultsindicatethatthepreparedquantumdotscanexhib