ZnO-SnO-,2-微納米結(jié)構(gòu)的合成與表征.pdf

1、ZnO、SnO2作為優(yōu)異的寬禁帶半導(dǎo)體材料，在光電領(lǐng)域的應(yīng)用前景非常廣泛，已經(jīng)成為近年來(lái)研究的熱點(diǎn)之一。在本論文中，采用化學(xué)氣相沉積法分別以Sn粉、Zn粉和Sn/Zn混合粉為源材料制備出形貌各異的ZnO、SnO2等微米、納米結(jié)構(gòu)。通過(guò)X-射線衍射(XRD)、透射電鏡(TEM)、掃描電鏡(SEM)、能譜儀(EDS)、熒光分光光度計(jì)(PL)和紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)(UV-Vis)等技術(shù)手段表征各產(chǎn)物的晶體結(jié)構(gòu)、形貌、成分和性質(zhì)。通過(guò)對(duì)表征結(jié)果的

2、分析，進(jìn)一步對(duì)所得部分樣品的生長(zhǎng)機(jī)理作了一定的探討。本文的主要內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)如下：
　　 1.以Zn粉為源材料，O2為反應(yīng)氣體，在不鍍金襯底上制備了新穎的中空刺梨狀ZnO、花狀Zn-ZnO和部分中空的Zn-ZnO微納米結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在降溫過(guò)程中氧氣是形成納米結(jié)構(gòu)(納米針和納米線)的關(guān)鍵因素，且較低溫度適合納米結(jié)構(gòu)的縱向生長(zhǎng)。PL結(jié)果表明在中空刺梨狀ZnO和花狀Zn-ZnO微納米結(jié)構(gòu)中存在大量與氧空位相關(guān)的缺陷。光催化結(jié)果表明：

3、在太陽(yáng)光照射下，花狀Zn-ZnO結(jié)構(gòu)對(duì)羅丹明B溶液具有不錯(cuò)的光降解效果。產(chǎn)物的生長(zhǎng)機(jī)理主要由三個(gè)階段組成：形成Zn多面體，表面氧化，中空結(jié)構(gòu)的形成和納米結(jié)構(gòu)(納米針和納米線)的生長(zhǎng)，中空結(jié)構(gòu)的形成歸因于Zn多面體的蒸發(fā)。另外，以鍍金硅片為襯底，在高溫區(qū)域制備了ZnO微米線、微米棒、微米花等結(jié)構(gòu)。光催化結(jié)果表明：兩花狀結(jié)構(gòu)對(duì)羅丹明B溶液具有很好的光降解作用，且花狀結(jié)構(gòu)1比花狀結(jié)構(gòu)2有更好的光催化效果。
　　 2.以Sn粉為源材料在

4、不同實(shí)驗(yàn)條件下制備了四種不同形貌的SnO2微納米結(jié)構(gòu)：納米線、納米棒、納米花和亞微米環(huán)。通過(guò)調(diào)整試驗(yàn)參數(shù)，對(duì)源材料的量、載氣中的氧流量、襯底和襯底溫度等實(shí)驗(yàn)條件與形貌之間的關(guān)系進(jìn)行了定性分析，并得到如下結(jié)論。其一，氧氣的流量是一維SnO2納米結(jié)構(gòu)徑向生長(zhǎng)的關(guān)鍵因素；另外，低溫促進(jìn)一維SnO2納米結(jié)構(gòu)的縱向生長(zhǎng)。同時(shí)在此基礎(chǔ)上對(duì)各產(chǎn)物的生長(zhǎng)機(jī)理進(jìn)行了初步探討，其結(jié)果如下：準(zhǔn)一維SnO2納米結(jié)構(gòu)遵循氣-液-固生長(zhǎng)機(jī)理，亞微米環(huán)遵循自調(diào)整機(jī)理

5、。
　　 3.以Zn粉和Sn粉為源材料，O2為反應(yīng)氣體，鍍金硅片為襯底通過(guò)化學(xué)氣相沉積法在不同的溫度區(qū)域制備了鋅錫氧化物納米線(Zn2SnO4)和不同形貌的ZnO/SnO2異質(zhì)結(jié)構(gòu)(齒狀、枝狀分等級(jí)和包覆)。通過(guò)對(duì)XRD和EDS的分析，認(rèn)為合成的產(chǎn)物為ZnO/SnO2異質(zhì)結(jié)構(gòu)。齒狀ZnO/SnO2異質(zhì)結(jié)構(gòu)的PL結(jié)果表明：在37.nm處出現(xiàn)ZnO的帶邊發(fā)光峰，歸因于自由激子的復(fù)合：在40.nm處出現(xiàn)未名小峰，在50.nm處出現(xiàn)的缺