ZnO納米棒的制備及光學(xué)性質(zhì)研究.pdf

1、氧化鋅是一種寬禁帶(3.3eV)半導(dǎo)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(rèn)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(guān)注的焦點。目前國內(nèi)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(dǎo)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(jié)構(gòu)形貌和光學(xué)

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(nèi)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(chǔ)。主要研究結(jié)果如下： 1.首次提出并采用了離子絡(luò)合轉(zhuǎn)換機理和聚合物網(wǎng)絡(luò)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(dǎo)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(jié)構(gòu)和光學(xué)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(jié)構(gòu)完整性和發(fā)光性能較好。 3、XRD、AFM、FESEM、TEM和電子衍射技術(shù)表征結(jié)果表明：在硅襯底上自組裝的ZnO納米結(jié)構(gòu)材料分布均勻，尺寸單一性好，具有六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)。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(guān)，主要來自ZnO材料中電子和空穴的直接復(fù)合，而后者可能與ZnO中氧空位或鋅填隙等結(jié)構(gòu)缺陷的產(chǎn)生相關(guān)。我們所制備的樣品其帶間躍遷占了主導(dǎo)地位，說