熱蒸發(fā)法制備ZnMgO、ZnO納米材料及其性能研究.pdf

1、低維納米結(jié)構(gòu)是當前納米科學與技術領域一個重要的研究方向.納米ZnO材料由于其在電子學、光學和光子學等領域的優(yōu)異性能而倍受關注,通過Mg摻雜,可以實現(xiàn)對ZnO能帶調(diào)制作用,從而獲得更加廣泛的應用.ZnO納米棒陣列具有負電子親和力、高機械強度、化學穩(wěn)定性和相對高效的低電壓磷光等特性,在場發(fā)射領域有重要的應用價值. 本文在綜述目前ZnO-維納米材料的制備方法及摻雜的基礎上,選擇用熱蒸發(fā)法,成功制備出兩種ZnMgO-維納米結(jié)構(gòu),討論了其

2、形成機理,并研究了其發(fā)光性能.通過熱蒸發(fā)法制備出三種具有尖端形貌的ZnO納米棒陣列,研究了其場發(fā)射性能.其中取得的主要結(jié)果如下: 1、用熱蒸發(fā)法制備出ZnMgO納米棒陣列.ZnMgO納米棒沿c軸擇優(yōu)生長,直徑為100 nm～300 nm,長度約為1 μm,為單晶六角纖鋅礦結(jié)構(gòu),Mg的含量為17at﹪.ZnMgO納米棒保持ZnO納米棒常見的六方形貌,但Mg的摻入使六方形貌呈現(xiàn)出一定的不規(guī)則性.Mg的摻入產(chǎn)生了210 meV的近帶邊

3、發(fā)射峰的藍移(室溫),實現(xiàn)了對ZnO的禁帶寬度的調(diào)節(jié).特別地,此方法制備ZnMgO納米棒陣列具有較好的可重復性. 2、用熱蒸發(fā)法,通過低溫-升溫-高溫三個階段,首次制備出ZnO/六方ZnMgO/立方ZnMgO異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米寶塔陣列.納米寶塔底部直徑約600 nm,頂部約70 nm,呈四方形貌.樣品中Mg和Zn的平均摩爾比59:41,且沿著向頂端的方向不斷增大,在頂端處達到92:8.Mg的摻入使近帶邊發(fā)射峰產(chǎn)生了260 meV的藍移

4、(室溫).納米寶塔的新穎的結(jié)構(gòu)和生長機理被系統(tǒng)地分析和討論. 3、用熱蒸發(fā)法制備了三種具有尖端形貌的ZnO納米棒陣列.三個樣品都具有沿c軸擇優(yōu)取向的六方ZnO結(jié)構(gòu).三個樣品的開啟場強都在0.5 V/μm以下,性能較好的樣品的閾值場強分別約為4.5 V/μm和7 v/μm.F-N擬和良好,確定其為場發(fā)射.具有較細尖端的樣品表現(xiàn)出較好的場發(fā)射性能.用PLD方法預生長的ZnO層減少了襯底上的SiO<,2>絕緣層,提高了場發(fā)射性能.熱蒸