摻雜ZnO準(zhǔn)一維超晶格納米結(jié)構(gòu)制備與物性研究.pdf

1、具有超晶格結(jié)構(gòu)的InMO3(ZnO)m同系物化合物，由于擁有優(yōu)良的光電性能，一直受到人們的關(guān)注。近年來(lái)，大量的InMO3(ZnO)m準(zhǔn)一維超晶格納米線被成功制備。但是到目前為止，所有報(bào)道的此類化合物的準(zhǔn)一維納米結(jié)構(gòu)全部為非公度的超晶格納米線。如何制備形貌更為豐富、公度性更好的InMO3(ZnO)m納米結(jié)構(gòu)，并且對(duì)其物理性質(zhì)進(jìn)行更深入的研究將是下一步InMO3(ZnO)m超晶格納米材料研究的重點(diǎn)。本論文研究工作以InMO3(ZnO)m納米

2、材料為主要研究對(duì)象，從In2O3(ZnO)m平面超晶格納米帶的制備到結(jié)構(gòu)表征、物理性質(zhì)研究到InGaO3(ZnO)m軸向超晶格納米線的制備與物性等幾個(gè)方面，開展了一系列工作，具體包括以下幾個(gè)方面：
　　 1.In2O3(ZnO)m平面超晶格納米帶制備與輸運(yùn)性質(zhì)研究
　　 通過化學(xué)氣相沉積自組裝的方法成功制備出In2O3(ZnO)m平面超晶格納米帶。通過分析納米帶從寬面入射的選區(qū)電子衍射花樣，結(jié)合X射線的結(jié)果，我們判定出產(chǎn)

3、物中有In2O3(ZnO)m平面超晶格納米帶的生成，其中超晶格的堆垛方向沿納米帶的高度方向。并且給出了In2O3(ZnO)m單斜結(jié)構(gòu)單包與ZnO六方結(jié)構(gòu)單包之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，利用單斜結(jié)構(gòu)對(duì)納米帶電子衍射花樣進(jìn)行了標(biāo)定。通過將所得產(chǎn)物包裹在環(huán)氧樹脂中進(jìn)行切片處理，我們得到了具有超晶格結(jié)構(gòu)的納米帶很截面高分辨照片，直接證明了產(chǎn)物中超晶格納米帶的生成。通過測(cè)量納米帶的I-V特性，在兩端所加電壓在-5V到+5V范圍內(nèi)，我們得到了最高達(dá)幾十微安量級(jí)

4、的電流，顯示了十分優(yōu)秀的半導(dǎo)體性能。
　　 2.In2O3(ZnO)m平面超晶格納米帶的喇曼性質(zhì)研究
　　 由于超晶格結(jié)構(gòu)的形成改變了ZnO的局域晶體結(jié)構(gòu)，從而會(huì)使其振動(dòng)特性發(fā)生改變。我們對(duì)比了超晶格納米帶和沒有形成超晶格結(jié)構(gòu)的In摻雜ZnO納米帶的喇曼光譜。兩者具有明顯的不同，相對(duì)于In摻雜ZnO納米帶拉曼光譜，In2O3(ZnO)m平面超晶格納米帶的拉曼光譜中出現(xiàn)了一個(gè)位于621cm-1的新的振動(dòng)模式，并且屬于ZnO

5、特征振動(dòng)模式的E2(high)峰變?nèi)跚易儗?。通過分析In2O3(ZnO)m的局域晶體結(jié)構(gòu)，我們認(rèn)為，該新的振動(dòng)模式來(lái)自于In2O3(ZnO)m晶體結(jié)構(gòu)中In-O層和In/Zn-O交界面處，一個(gè)O原子與三個(gè)In原子和一個(gè)Zn原子鍵連而形成的振動(dòng)模式，是In2O3(ZnO)m超晶格結(jié)構(gòu)的特征振動(dòng)模式。
　　 3.InGaO3(ZnO)m軸向超晶格納米線的制備與發(fā)光
　　 采用化學(xué)氣相沉積自組裝的方法制備了InGaO3(ZnO

6、)m軸向超晶格納米線。高分辨透射電鏡照片顯示該納米線具有完美公度的超晶格層狀結(jié)構(gòu)，每?jī)蓪覫n-O層間夾四層In/Zn-O層。EDS譜顯示在In/Zn-O層，有大量的In原子取代了Zn原子。我們?cè)诋a(chǎn)物中還發(fā)現(xiàn)了具有完美公度的InGaO3(ZnO)5超晶格納米線。和側(cè)面向超晶格納米帶的生成。通過分析樣品的發(fā)光光譜，顯示超晶格納米線的帶邊發(fā)射位置在3.23eV附近，相比于ZnO帶隙，超晶格的帶隙變窄。
　　 4.幾種特殊形貌的ZnO納

7、米結(jié)構(gòu)的制備與物性研究
　　 利用直接蒸發(fā)ZnO和In2O3混合物粉末，我們制備了ZnO納米盤/納米帶復(fù)合結(jié)構(gòu)。納米盤的寬面為ZnO(0001)極性面，納米帶生長(zhǎng)方向沿[11-20]，寬面同樣為ZnO(0001)極性面。光致發(fā)光譜顯示，因?yàn)镮n摻雜，ZnO帶邊發(fā)射發(fā)生紅移至409nm。在不同實(shí)驗(yàn)條件下，我們得到了ZnO納米棒/納米帶的復(fù)合結(jié)構(gòu)。通過蒸發(fā)ZnO和MnO2粉末，我們得到了ZnO納米塔和層狀ZnO六棱柱準(zhǔn)陣列。X射線衍