ZnO納米棒陣列的制備及其物性研究.pdf

1、寬禁帶半導(dǎo)體ZnO成為當(dāng)前世界性的熱點(diǎn)課題，因?yàn)樵诔叵戮哂写蟮膸?3.37eV)和激子束縛能(60meV)、高的電聲耦合系數(shù)，以及在極端條.下的工作能力。其中，ZnO一維納米材料的制備和表征獲得了特別的關(guān)注，因?yàn)檫@種材料具備奇妙的電學(xué)、光學(xué)和機(jī)械性能。這種材料將在紫外激光器、透明電極、光學(xué)波導(dǎo)、太陽能電池、氣敏材料、晶體管等方面有重大應(yīng)用前景。ZnO一維納米結(jié)構(gòu)可以通過多種方法來制備，如熱蒸發(fā)法、化學(xué)氣相沉淀法(CVD)、水熱法等。

2、這些制備方法主要分為兩大類，一類是溶液法，另一類是氣相法。熱蒸發(fā)方法是一種簡單的得到一維納米結(jié)構(gòu)的生長方法。最初，人們常用催化劑輔助生長，但往往引入了不需要的雜質(zhì)。后來，人們直接用Zn或者ZnO粉作為源，借助自催化過程來生長，現(xiàn)已取得很好的結(jié)果。 我們則采用簡單的熱蒸發(fā)方法來制備ZnO納米棒。下面簡要的介紹一下本論文工作的主要內(nèi)容和結(jié)果： 1.熱蒸發(fā)法在ZnO薄膜上生長ZnO納米棒 首先用脈沖激光(PLD)的方法

3、在Si襯底上生長一層ZnO薄膜，并對薄膜的形貌和結(jié)晶質(zhì)量表征；其次，在不同的生長溫度下，用熱蒸發(fā)Zn粉的方法，在ZnO薄膜上生長ZnO納米棒，在適當(dāng)?shù)纳L條件下，得到了取向一致的垂直襯底表面的納米棒陣列，進(jìn)而研究樣品的物理特性和探討了其生長機(jī)制。 2.熱蒸發(fā)法在Si片上生長ZnO納米棒 常壓下，采用蒸發(fā)Zn粉，在距Zn源不同位置的Si片上得到了垂直襯底表面取向的、直徑均勻的ZnO納米棒，Si片放置在Zn源正上方是關(guān)鍵的因

4、素。在實(shí)驗(yàn)中，襯底Si片上沒有使用金屬催化劑和預(yù)先沉淀一層ZnO薄膜的，避免了引入雜質(zhì)和簡化了預(yù)沉積ZnO薄膜的程序。場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM)表征了樣品的形貌，X射線衍射譜表征樣品的結(jié)晶質(zhì)量，以及測試了常溫下的光致發(fā)光(PL)特性；根據(jù)樣品的變溫的PL譜和樣品的生長環(huán)境，還探討了樣品缺陷發(fā)光的原因；進(jìn)一步，研究了樣品的X射線光電子能譜(XPS)和拉曼譜(Raman)，討論了樣品的成分分析和晶格振動(dòng)模式；最后探討了樣品的生長機(jī)制