CVD法硝酸鋁催化硅基納米ZnO的制備及特性的研究.pdf

1、氧化鋅(ZnO)作為Ⅱ-Ⅵ族寬禁帶半導(dǎo)體材料的重要成員,由于它具有半導(dǎo)體、壓電、熱電等特性,被廣泛的應(yīng)用于光學(xué)器件、光電子學(xué)、傳感器、制動(dòng)器等領(lǐng)域.近年來(lái),ZnO的各種獨(dú)特新穎的納米結(jié)構(gòu)包括納米線、納米管、納米帶、納米梳、納米環(huán)等被研究者所制備,所采用的方法也是多種多樣如:濕化學(xué)法、電化學(xué)沉積法、模板法、分子束外延法、射頻磁控濺射法,金屬有機(jī)化學(xué)氣象沉積法等.
　　研究小組利用一種簡(jiǎn)單有效的方法成功的制備出長(zhǎng)尾雙滴管狀ZnO納米結(jié)

2、構(gòu)、短尾雙滴管狀ZnO納米結(jié)構(gòu)和多枝ZnO納米結(jié)構(gòu).利用X射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)、高分辨透射電子顯微鏡(HRTEM)、光致發(fā)光譜(PL)、X射線光電子能譜分析(XPS)、選區(qū)點(diǎn)的高分辨電鏡能譜(EDS)等測(cè)試手段對(duì)制備的ZnO納米材料的結(jié)構(gòu)、形貌、光致發(fā)光特性、組分等進(jìn)行了分析.初步探討了極性面的取向生長(zhǎng)在ZnO納米結(jié)構(gòu)的生長(zhǎng)機(jī)制中的特殊作用,并對(duì)生長(zhǎng)機(jī)制進(jìn)行了研究。
　　1.長(zhǎng)尾雙滴管狀

3、ZnO納米結(jié)構(gòu)和短尾雙滴管狀ZnO結(jié)構(gòu)采用CVD法1050℃時(shí),在涂有濃度為10％的Al(NO3)3乙醇溶液的Si(111)襯底上利用反應(yīng)時(shí)間的不同,制備出長(zhǎng)尾雙滴管狀ZnO納米結(jié)構(gòu)和短尾雙滴管狀ZnO結(jié)構(gòu):在反應(yīng)過程中,由于Al(NO3)3的受熱分解產(chǎn)生Al2O3覆蓋在襯底上,為雙滴管狀ZnO納米結(jié)構(gòu)的合成提供了成核點(diǎn),促進(jìn)了晶體生長(zhǎng)起到了催化作用.通過調(diào)節(jié)溫度時(shí)間氣流,制備出具有光滑的表面、產(chǎn)量較高、結(jié)晶度較好等特點(diǎn)的長(zhǎng)尾雙滴管狀Z

4、nO納米結(jié)構(gòu)和短尾雙滴管狀ZnO米結(jié)構(gòu).對(duì)于長(zhǎng)尾雙滴管狀ZnO納米結(jié)構(gòu)通過利用X射線衍射(XRD)和透射電鏡(TEM)的研究,結(jié)果表明兩種結(jié)構(gòu)均為單晶纖鋅礦結(jié)構(gòu),生長(zhǎng)方向?yàn)閇0001].對(duì)樣品進(jìn)行選區(qū)點(diǎn)的高分辨電鏡能譜(EDS)的分析表明,兩種樣品中Zn與O的原子比約為1.室溫的光致發(fā)光譜(PL)表明長(zhǎng)尾雙滴管狀ZnO納米結(jié)構(gòu)存在一個(gè)紫外發(fā)光峰和一個(gè)綠光發(fā)光峰,發(fā)光峰的中心分別位于384nm和540nm處,對(duì)發(fā)光機(jī)制進(jìn)行了分析.對(duì)于短尾

5、雙滴管ZnO結(jié)構(gòu),利用X射線衍射儀(XRD),掃描電鏡(SEM),透射電鏡(TEM),高分辨透射電鏡(HRTEM),選取點(diǎn)的電子衍射(SAED)以及選區(qū)點(diǎn)的高分辨電鏡能譜(EDS)圖譜對(duì)樣品的晶體結(jié)構(gòu)、形貌、成分進(jìn)行了分析.結(jié)果表明,短尾雙滴管ZnO結(jié)構(gòu)同樣具有良好的結(jié)晶質(zhì)量是氧化鋅六方纖鋅礦結(jié)構(gòu).最后,對(duì)長(zhǎng)尾雙滴管狀ZnO納米結(jié)構(gòu)和短尾雙滴管狀ZnO米結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)機(jī)制進(jìn)行了討論,這兩種較為新穎的ZnO納米結(jié)構(gòu),為以后新型的ZnO納米結(jié)構(gòu)的

6、性能和應(yīng)用的研究具有較大的意義.
　　2.多枝ZnO納米結(jié)構(gòu)利用CVD法在涂有濃度為10％的Al(NO3)3乙醇溶液的Si(111)襯底上制備出多枝ZnO納米結(jié)構(gòu):在Al(NO3)3受熱分解,生成的Al2O3層在襯底上形成缺陷,為多枝ZnO納米結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)提供了成核點(diǎn)的條件下.利用碳熱還原反應(yīng)化學(xué)氣相沉積法,通過調(diào)節(jié)溫度時(shí)間氣流制備出具有多枝狀形貌的ZnO納米結(jié)構(gòu).對(duì)樣品進(jìn)行掃描電鏡的分析可以看出表面光滑,而 X射線衍射(XRD)以及