陽(yáng)極氧化鋁-氧化鋅組裝體的制備及性質(zhì)研究.pdf

1、氧化鋅(ZnO)是一種重要的寬禁帶半導(dǎo)體材料，它具有較高的激子束縛能(60meV)，在紫外及可見(jiàn)光范圍內(nèi)存在多個(gè)由于激子或本征缺陷引起的發(fā)光峰，同時(shí)，ZnO具有優(yōu)異的光學(xué)和電學(xué)特性，優(yōu)良的抗輻射能力，高的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，低廉的價(jià)格而且環(huán)保無(wú)毒，這些突出的優(yōu)點(diǎn)使ZnO成為一種極有前途的短波長(zhǎng)光電功能材料。
　　 光子晶體是當(dāng)今微納光電器件領(lǐng)域中的嶄新概念，本文基于光子晶體限制了特定頻率光波傳播的原理，利用特制的多孔陽(yáng)極氧化鋁

2、(anodic aluminum oxide，AAO)為模板，將ZnO合成在氧化鋁的納米孔洞中，以制成二維ZnO納米光子晶體。將陽(yáng)極氧化鋁/氧化鋅組裝體看成二維光子晶體，并從理論上計(jì)算出該組裝體的光子帶隙結(jié)構(gòu)，找到與ZnO的藍(lán)綠光發(fā)光峰匹配的光子禁帶，從而使ZnO的發(fā)光大大集中和增強(qiáng)。已有的關(guān)于ZnO發(fā)光器件的研究大多是基于p-n結(jié)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)ZnO薄膜的電致發(fā)光，而對(duì)于無(wú)p-n結(jié)的ZnO的電致發(fā)光卻鮮見(jiàn)報(bào)導(dǎo)。本論文基于高速電子與發(fā)光中心

3、的強(qiáng)烈碰撞而導(dǎo)致發(fā)光的原理，構(gòu)思了基于氧化鋁/氧化鋅光子晶體的無(wú)p-n結(jié)的ZnO電致發(fā)光器件，并對(duì)此新型ZnO電致發(fā)光器件的制備進(jìn)行了初步探索。
　　 AAO作為一種理想的模板材料，在納米合成界有廣泛的應(yīng)用，然而AAO在高溫退火時(shí)，模板會(huì)發(fā)生卷曲，這是一個(gè)世界性的技術(shù)難題，它大大限制了AAO模板的應(yīng)用。本論文提出了加壓退火的方法，有效地解決了AAO模板退火卷曲的問(wèn)題。該方法通過(guò)調(diào)節(jié)退火爐中的氣壓，使之與模板內(nèi)殘余應(yīng)力的作用互相平

4、衡，此時(shí)，未成孔的“孔核”不再生長(zhǎng)，次孔不會(huì)形成，模板亦不再卷曲。此項(xiàng)結(jié)果使得本研究中制備基于AAO/ZnO組裝體的發(fā)光器件成為可能，并且對(duì)于擴(kuò)大AAO模板的應(yīng)用研究有重要的意義。
　　 發(fā)展了利用直流電沉積法制備ZnO納米線的方法，在氧氣氛圍中、壓強(qiáng)為1.06×105Pa、800℃下氧化2h，將氧化鋁中的鋅氧化成ZnO。本研究利用氧氣氛圍進(jìn)行鋅的氧化，這大大提高了傳統(tǒng)方法的ZnO納米線的制備效率，并且在適當(dāng)壓強(qiáng)下得到了得到了平