《離子液體系中超快閃爍晶體碘化亞銅的生長與性能》是潘建國為項目負責人，寧波大學為依託單位的面上項目。
基本介紹
- 中文名：離子液體系中超快閃爍晶體碘化亞銅的生長與性能
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：潘建國
- 依託單位：寧波大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
γ晶相CuI是一種目前所知具有最快衰減特性的半導體型超快閃爍晶體。其發光衰減時間僅為90皮秒，且沒有慢成分。有非常重要的套用前景。有望在超高計數率電子、γ射線和 X射線測量中發揮重要作用。.本項目針對CuI晶體研究過程中的瓶頸問題- - 大尺寸單晶生長，提出以鹵化烷基類離子液體為生長體系，根據離子液體中的酸鹼原理、絡合原理、極化理論，研究鹵化烷基類離子液體的結構、物化特性、溫度等對CuI溶解性、結晶性和穩定性的影響。尋找適合生長CuI晶體的鹵化烷基類離子液體生長體系。採用惰性氣體保護下的降溫法、溫差法，生長出大尺寸、高品質的CuI晶體。結合生長機理，分析晶體缺陷產生的原因，總結寬頻隙直接躍遷的半導體型閃爍晶體的發光特性。利用電子能級結構和缺陷類型判斷晶體超快衰減的發光機理。
結題摘要
項目以CuI晶體在離子液體中的物化特性、生長和性能表征為研究目標，開展了鹵化咪唑類離子液體的合成，生長溶劑的選擇以及CuI/離子液體溶液的狀態及生長工藝等一系列的研究工作。通過本項目的實施，發現離子液體可以作為一種新型的有機綠色溶劑來生長鹵化亞銅類晶體。 通過調節N-甲基咪唑和鹵代正丁烷的配比，控制反應溫度和時間，加熱回流得到較高純度的[BMIm]Cl、[BMIm]Br、[BMIm]I三種離子液體，利用光譜方法加以分析表征。通過電導率、黏度的測定和XPS分析，確定[BMIm]Cl 和[BMIm]Br是較合適的生長溶劑。選用[BMIm]Br為生長溶劑，測量和分析了CuI在其中的溶解性和結晶性。 利用IR、UV-Vis、TG-DTA、XRD等儀器分析方法，研究利了O2、H2O、還原劑等對溶液狀態穩定性的影響。根據溶解度曲線，確定溶液降溫法和溫差法是合適的晶體生長方法。分別設計出兩種生長方法的裝置。降溫法生長的工藝條件為：原料真空除水除氧、銅片為還原劑、採用籽晶生長、油浴加熱，生長得到10mm×7mm×2mm的CuI晶體。在溫差法生長中，溫場不夠穩定性，得到了CuI多晶體。 對CuI晶體的熱性能、相變、相結構等物化性能進行測試，分析CuI晶體對光和熱的穩定性。XRD表明CuI晶體與PDF#06-0246 CuI一致，確定為γ晶相；TG-DTA表征了晶體的熱穩定性，606˚C發生分解；UV-Vis表明CuI的直接間隙為2.9eV。 在項目的研究過程中，發現氯化亞銅、溴化亞銅都可利用離子液體系來生長晶體。所以項目開展了氯化亞銅、溴化亞銅在鹵化烷基類離子液體中的溶解性、結晶性、穩定性研究，並進行了晶體的生長。研究過程中還發現，碘化亞銅在有機溶劑乙腈也能生長出晶體，並研究了溶液的穩定性和結晶性，生長出了CuI晶體。
