微納米ZnO的水熱法制備及摻雜研究.pdf

1、半導(dǎo)體納米材料所具有的量子尺寸效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)和表面效應(yīng)使它呈現(xiàn)出許多新奇的特性，廣泛應(yīng)用于催化、醫(yī)學(xué)、光學(xué)及功能材料領(lǐng)域。隨著人們對半導(dǎo)體納米材料所具有的特殊性質(zhì)認(rèn)識的提高，對半導(dǎo)體納米材料制備方面的研究也日益深入。 ZnO是一種直接帶隙寬禁帶半導(dǎo)體材料，它的禁帶寬度為3.37 eV，并具有較高的激子束縛能(60meV)。ZnO具有優(yōu)異的電學(xué)和光學(xué)性能，在催化、太陽能電池、氣敏性傳感器等多個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。ZnO中存在的氧

2、空位、鋅間隙等諸多的本征點(diǎn)缺陷，對材料的電學(xué)、光學(xué)性能有著至關(guān)重要的影響，因此制備低缺陷的ZnO納米材料就成為拓展其應(yīng)用范圍的一個(gè)關(guān)鍵所在，對ZnO進(jìn)行摻雜就是改進(jìn)其性能的方法。本課題主要研究內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面： 1、采用水熱法制備了Sn摻雜ZnO微晶，研究了摻雜離子濃度和礦化劑對ZnO微晶的光學(xué)性能和形貌的影響，并通過x．射線衍射、掃描電鏡、傅里葉變換紅外光譜、紫外．可見光吸收光譜和室溫光致發(fā)光譜對其進(jìn)行表征。結(jié)果顯示：礦化

3、劑的種類和離子摻雜濃度對ZnO形貌均有影響。當(dāng)以氫氧化鈉為礦化劑時(shí)，隨著Sn摻雜濃度比的增加，部分微晶的粒度由100nm增加到500nm，晶體呈六棱錐狀，顯露六棱錐面p{1011}和負(fù)極面O(0001)。當(dāng)采用氨水為礦化劑時(shí)，ZnO晶體多為雙錐狀，長度約為3-8μm，顯露錐面p{1011}、柱面m{1010}和負(fù)極面0(0001)，5﹪摻雜比的ZnO生成了許多片狀晶體。利用生長基元的理論解釋了摻雜ZnO微晶的生長機(jī)理，采用室溫光致發(fā)光譜

4、對其發(fā)光性能進(jìn)行表征。結(jié)果顯示，Sn<'4+>摻入雖然沒有形成新的發(fā)光峰，但發(fā)光強(qiáng)度比未摻雜樣品有所增強(qiáng)。 2、利用水熱法合成了Al摻雜ZnO微晶，并經(jīng)過在NH<,3>氛圍中高溫煅燒進(jìn)行表面N摻雜。運(yùn)用xRD、SEM、EDS等方法研究其結(jié)構(gòu)和表面形貌，并利用紫外-可見光吸收光譜對其光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行研究。 3、首次采用在水熱過程中添加H<,2>O<,2>的方法，在低溫條件下制備出粒度較大的ZnO晶體，并使用SEM和XRD等檢測