ZnO納米棒的制備及光學性質研究.pdf

1、氧化鋅是一種寬禁帶(3.3eV)半導體材料。由于納米氧化鋅室溫下激子束縛能高達60meV，保證了其在室溫下較強的紫外發(fā)射，因而被認為是制作的藍—紫外發(fā)光二極管和激光器的最合適的材料。特別是室溫下在氧化鋅納米線中發(fā)現(xiàn)光泵紫外受激發(fā)射以來，ZnO一維納米材料已成為人們關注的焦點。目前國內外已采用各種方法和工藝用來制備和研究ZnO納米線或納米棒。本工作旨在研究在半導體硅襯底上自組裝ZnO一維納米材料的新方法，并對所獲得的樣品進行結構形貌和光學

2、特性的表征，研究與探索生長機制、發(fā)光機理及其與工藝條件的內在聯(lián)系，為制備紫外、藍色發(fā)光與激光納米器件提供理論依據(jù)與實驗基礎。主要研究結果如下： 1.首次提出并采用了離子絡合轉換機理和聚合物網絡限域模型制備ZnO納米微晶的研究思想，成功地利用PVA等高分子材料作為自組裝媒介在半導體硅襯底上自組裝出了分布均勻、粒度單一性好的ZnO納米棒，尤其是實現(xiàn)了ZnO納米棒在硅襯底上定向生長。 2、研究了制備條件如PVA濃度、襯底溫度、

3、氣流量比等參數(shù)對ZnO納米棒形貌、結構和光學性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)，在PVA濃度為1.2％、襯底溫度為550℃、氧氣和氮氣流量比為2.5時，ZnO納米棒的晶體結構完整性和發(fā)光性能較好。 3、XRD、AFM、FESEM、TEM和電子衍射技術表征結果表明：在硅襯底上自組裝的ZnO納米結構材料分布均勻，尺寸單一性好，具有六方纖鋅礦結構。ZnO納米棒沿(002)方向定向生長，其直徑在80～150nm、長度在1～3μm范圍，均可由實驗條件控

4、制。高分辨透射電子顯微圖象表明，ZnO納米棒是完整性較好的單晶。 4、室溫下拉曼光譜、紫外-可見吸收光譜、光致發(fā)光光譜等研究表明：樣品在365nm處存在著較強的吸收；在325nm激發(fā)下發(fā)光光譜均主要由386nm附近的強紫外發(fā)射峰和506nm附近的弱綠光發(fā)射峰組成。前者與ZnO的帶間躍遷相關，主要來自ZnO材料中電子和空穴的直接復合，而后者可能與ZnO中氧空位或鋅填隙等結構缺陷的產生相關。我們所制備的樣品其帶間躍遷占了主導地位，說