硫摻雜氧化鋅納米線的制備及性質(zhì)研究.pdf

1、ZnO是一種重要的寬禁帶隙(Eg=3.3eV)半導(dǎo)體材料，它的激子束縛能高達(dá)60meV。因此，氧化鋅材料在紫外光電器件方面有巨大的應(yīng)用潛力。近年來(lái)在短波長(zhǎng)發(fā)光器件、光探測(cè)器件以及抗輻射、高頻和大功率電子器件方面的發(fā)展十分迅速。目前，有關(guān)氧化鋅研究部分主要集中在低維氧化鋅納米材料的制備、紫外激光發(fā)射和可見(jiàn)發(fā)光機(jī)制等方面。 首先，本文中我們采用電場(chǎng)輔助電化學(xué)沉積法，利用陽(yáng)極氧化鋁模板(AAO)，使用0.00166mol/L的Zn(N

2、O3)2，0.0125mol/L NaNO3水溶液制備了高度擇優(yōu)取向的ZnO單晶納米線。X射線衍射儀(XRD)、隧道電子顯微鏡(TEM)、選取電子衍射(SADE)、X射線光電子能譜(XPS)對(duì)所得樣品的結(jié)構(gòu)、形貌以及化學(xué)組分分析表明，所得納米線是沿(101)擇優(yōu)取向的六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)單晶氧化鋅納米線，納米線長(zhǎng)約幾十微米、直徑約70～120nm。在PL譜中，除了有典型的ZnO納米線強(qiáng)紫外(UV)發(fā)光峰和較弱綠光發(fā)光峰外，還有在412～430

3、nm處的新的強(qiáng)藍(lán)光發(fā)光峰和在464nm處的藍(lán)綠光發(fā)光峰。在617nm處還有一尖銳的、光強(qiáng)較強(qiáng)的紅光發(fā)光峰。 其次，我們采用相同的制備方法，使用0.00125mol/L的Zn(NO3)2，0.0125mol/L Na2S水溶液制備了高度擇優(yōu)取向的硫摻雜ZnO單晶納米線。XRD、TEM、SADE對(duì)所得樣品的結(jié)構(gòu)、形貌分析表明，所得納米線S摻雜前后納米線直徑?jīng)]有明顯的變化，約70～120 nm，長(zhǎng)度約幾到幾十個(gè)微米；摻雜前納米線較光滑

4、，S摻雜后在一些局部區(qū)域ZnO納米線的直徑有了一定的增加。XPS對(duì)化學(xué)組成的分析進(jìn)一步證實(shí)摻雜硫原子的存在。用PL譜對(duì)S摻雜前后的ZnO納米線進(jìn)行光學(xué)特性測(cè)量發(fā)現(xiàn)，S摻雜較大地改變了ZnO納米線的發(fā)光性質(zhì)。除了有典型的ZnO納米線在378、392nm處的強(qiáng)紫外發(fā)光峰和在507、533nm處的較弱綠光發(fā)光峰外，還有在406、420、434nm處的新的強(qiáng)藍(lán)光發(fā)光峰和在456nm處的藍(lán)綠光發(fā)光峰。與ZnO納米線光致發(fā)光譜相比，在617nm處尖