不同形貌的ZnO納米結(jié)構(gòu)的制備及其表征.pdf

1、ZnO是一種重要的直接寬帶隙半導(dǎo)體，室溫下禁帶寬度為3.37eV，激子束縛能為60meV，因此在制造電子和發(fā)光器件上有巨大潛力。而納米ZnO則表現(xiàn)出與體材料明顯不同的電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)、化學(xué)等性質(zhì)，是目前納米材料的研究熱點(diǎn)之一．本論文介紹了不同形貌和不同尺度的ZnO結(jié)構(gòu)的制備和表征，同時(shí)對(duì)它們的光學(xué)和場(chǎng)發(fā)射等方面的性質(zhì)進(jìn)行了研究。本論文的主要內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)如下： 1．利用熱蒸發(fā)和硫脲溶液浸泡兩步法制備了性能優(yōu)良的ZnO納米線，并且研

2、究了這些ZnO納米線的光致發(fā)光和場(chǎng)發(fā)射特性。與直接采用熱蒸發(fā)方法生長(zhǎng)的znO納米線相比，由該方法得到的ZnO納米線表現(xiàn)出更好的紫外發(fā)光特性；場(chǎng)發(fā)射特性表明經(jīng)過溶液浸泡后的ZnO納米線的開啟電場(chǎng)和閾值電場(chǎng)值都有所降低。通過浸泡其他形貌的ZnO納米結(jié)構(gòu)，我們發(fā)現(xiàn)浸泡以后納米ZnO結(jié)構(gòu)的形貌會(huì)有所改變。我們還發(fā)現(xiàn)如果浸泡過程中溶液濃度過高或者是浸泡時(shí)間過長(zhǎng)，納米結(jié)構(gòu)的數(shù)量會(huì)減少，甚至?xí)А?2．通過改變熱蒸發(fā)過程中的源材料和襯底的位

3、置等生長(zhǎng)條件，首次制備了納米櫻桃，納米蜈蚣，納米紡錘和長(zhǎng)納米棒四種不同形貌的ZnO納米結(jié)構(gòu)。利用XRD和SEM分析了這些氧化鋅納米結(jié)構(gòu)的微結(jié)構(gòu)和形貌特征，發(fā)現(xiàn)氧化鋅的形貌與生長(zhǎng)條件有很大關(guān)系。對(duì)這些氧化鋅納米結(jié)構(gòu)進(jìn)行了光致發(fā)光譜和場(chǎng)發(fā)射性質(zhì)的測(cè)試并分析了不同形貌的ZnO納米結(jié)構(gòu)對(duì)這兩種性質(zhì)的影響。最后通過改變生長(zhǎng)溫度又生長(zhǎng)出了其他形貌的zn0納米結(jié)構(gòu)。并且簡(jiǎn)單分析了一下不同形貌的ZnO納米結(jié)構(gòu)的生長(zhǎng)機(jī)理。 3．通過利用與以往制備

4、納米梳和納米帶不同的源材料，在國(guó)際上首次制備了超長(zhǎng)的Zn0納米結(jié)構(gòu)一厘米級(jí)別的納米梳和納米帶。這些宏觀尺度的納米梳和納米帶的產(chǎn)量比較多，生長(zhǎng)的重復(fù)性也比較好。制備的這些宏觀結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度從毫米級(jí)別到厘米級(jí)別，其中最長(zhǎng)的接近2cm。因此通過用一次性針管進(jìn)行剝離可以很容易的分離出了單個(gè)的納米梳和納米帶并進(jìn)行相關(guān)的測(cè)試。SEM測(cè)試表明這些超長(zhǎng)納米梳的梳齒直徑在100～350nm之間；而超長(zhǎng)納米帶的寬度在20μm左右，厚度約是50nm。隨后對(duì)這些結(jié)構(gòu)