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(dāng)前納米科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域一個(gè)重要的研究方向.納米ZnO材料由于其在電子學(xué)、光學(xué)和光子學(xué)等領(lǐng)域的優(yōu)異性能而倍受關(guān)注,通過Mg摻雜,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)ZnO能帶調(diào)制作用,從而獲得更加廣泛的應(yīng)用.ZnO納米棒陣列具有負(fù)電子親和力、高機(jī)械強(qiáng)度、化學(xué)穩(wěn)定性和相對(duì)高效的低電壓磷光等特性,在場(chǎng)發(fā)射領(lǐng)域有重要的應(yīng)用價(jià)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(chǔ)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(jī)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(chǎng)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(zhǎng),直徑為100 nm～300 nm,長(zhǎng)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(lán)移(室溫),實(shí)現(xiàn)了對(duì)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(fù)性. 2、用熱蒸發(fā)法,通過低溫-升溫-高溫三個(gè)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(dá)到92:8.Mg的摻入使近帶邊發(fā)射峰產(chǎn)生了260 meV的藍(lán)移

4、(室溫).納米寶塔的新穎的結(jié)構(gòu)和生長(zhǎng)機(jī)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(gè)樣品都具有沿c軸擇優(yōu)取向的六方ZnO結(jié)構(gòu).三個(gè)樣品的開啟場(chǎng)強(qiáng)都在0.5 V/μm以下,性能較好的樣品的閾值場(chǎng)強(qiáng)分別約為4.5 V/μm和7 v/μm.F-N擬和良好,確定其為場(chǎng)發(fā)射.具有較細(xì)尖端的樣品表現(xiàn)出較好的場(chǎng)發(fā)射性能.用PLD方法預(yù)生長(zhǎng)的ZnO層減少了襯底上的SiO<,2>絕緣層,提高了場(chǎng)發(fā)射性能.熱蒸