ZnO納米結(jié)構(gòu)的溶液法合成及生長(zhǎng)機(jī)理研究.pdf

1、人類歷史的發(fā)展過(guò)程其實(shí)就是人們對(duì)材料的研究和開發(fā)利用過(guò)程，從石器時(shí)代的礫石到信息社會(huì)晶體硅的發(fā)展過(guò)程就是人類文明史的發(fā)展過(guò)程。在當(dāng)今飛速發(fā)展的新世紀(jì)，人們對(duì)新型材料的需求與日俱增，對(duì)材料性能的要求也越來(lái)越苛刻。由于量子尺寸效應(yīng)使得納米材料在物理和化學(xué)性質(zhì)方面表現(xiàn)出不同于體材料的特性。這些新奇特性也使得納米材料在微電子學(xué)、光電子學(xué)、非線性光學(xué)、高密度信息存儲(chǔ)、催化、儲(chǔ)氫、生物醫(yī)學(xué)以及傳感探測(cè)等方面都存在著廣泛的應(yīng)用前景。 ZnO

2、作為一種多功能寬禁帶半導(dǎo)體材料，不僅具有優(yōu)異的光學(xué)和電學(xué)性能而且擁有多種不同形貌的納米結(jié)構(gòu)，ZnO也被認(rèn)為是在所有半導(dǎo)體氧化物中可能擁有最多納米結(jié)構(gòu)的材料。研究開發(fā)利用ZnO納米材料的獨(dú)特性能也成為很有意義的研究熱點(diǎn)。目前，雖然不少研究小組已經(jīng)制備出各種不同結(jié)構(gòu)的ZnO納米材料，但是，對(duì)于ZnO納米材料的可控生長(zhǎng)和特性研究工作仍存在著一些問(wèn)題：如目前制備質(zhì)量較高的ZnO納米材料一般需要MOCVD或MBE等較昂貴的設(shè)備，這就限制了ZnO納

3、米材料的潛在應(yīng)用；對(duì)于不同ZnO納米結(jié)構(gòu)的特性的研究也有待進(jìn)一步深入：在制備ZnO納米材料中，仍不能很好的實(shí)現(xiàn)納米結(jié)構(gòu)的可控生長(zhǎng)等等。 圍繞著ZnO納米材料的可控生長(zhǎng)及特性研究，本論文開展了以下幾方面的研究工作： 利用簡(jiǎn)單的溶液法制備出高質(zhì)量的ZnO納米材料，通過(guò)控制溶液的pH值，溶液濃度制備出不同結(jié)構(gòu)的ZnO納米晶體，包括納米垛、納米片、納米棒、納米花，通過(guò)SEM、XRD、透射譜、光致發(fā)光譜(PL)和電子能譜(EDS)

4、對(duì)不同的ZnO納米材料的表面形貌、晶體結(jié)構(gòu)及性能進(jìn)行研究，分析不同ZnO納米結(jié)構(gòu)的性能差異，探討其在器件方面的應(yīng)用潛力。對(duì)制備后的ZnO晶體進(jìn)行退火處理，通過(guò)比較分析SEM、XRD、光致發(fā)光譜(PL)的測(cè)試結(jié)果，討論退火對(duì)晶體結(jié)構(gòu)和性能的影響，探索晶體的優(yōu)化制備工藝參數(shù)。 通過(guò)對(duì)不同襯底上制備的ZnO納米結(jié)構(gòu)的研究，討論襯底對(duì)ZnO納米材料取向的影響，并在Au/SiO2/Si襯底上制備出取向高度一致，垂直于襯底生長(zhǎng)的ZnO納米棒

5、陣列，并且ZnO納米棒排列緊密，均勻性好。此結(jié)構(gòu)在器件方面具有較大的應(yīng)用潛力。 對(duì)ZnO納米晶體的生長(zhǎng)機(jī)理進(jìn)行了研究，得出ZnO在溶液中的生長(zhǎng)過(guò)程，即包括晶核的形成以及成核后的晶體生長(zhǎng)。并給出了控制成核速率和某一方向晶體生長(zhǎng)速率的方法，從而達(dá)到控制晶體形貌和結(jié)構(gòu)的目的。 本論文在ZnO納米材料的可控生長(zhǎng)和特性研究方面進(jìn)行了一些有益的探索，獲得以下結(jié)果：利用簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)方法制備出不同結(jié)構(gòu)的高質(zhì)量的ZnO納米材料；分析比較了不