氧化鋅納米棒-管陣列的濕化學(xué)法制備與表征.pdf

1、氧化鋅作為一種重要的Ⅱ-Ⅵ半導(dǎo)體材料，由于它在電學(xué)、光學(xué)、機(jī)械及聲學(xué)等方面卓越的性能，已引起人們廣泛的興趣。氧化鋅室溫下禁帶寬度為3.37eV，具有較大的激子束縛能(60meV)，是一種關(guān)鍵性的技術(shù)材料。由于在基底上高度有序生長的ZnO納米結(jié)構(gòu)可制作短波激光器和Grartzel太陽能電池電極，近年來成為人們研究的熱點(diǎn)。特別是最近ZnO納米線(棒)在室溫下光致紫外激光的發(fā)現(xiàn)，極大地推動(dòng)了固體基底上制備高質(zhì)量定向生長的ZnO納米線(棒)的研

2、究。 濕化學(xué)法由于其設(shè)備簡單、操作容易、成本低及有利于大規(guī)模使用等特點(diǎn)，越來越受到人們的青睞。所以本課題就采用簡單的濕化學(xué)法合成氧化鋅納米棒/管陣列。采用X射線衍射儀、場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡、透射電鏡及熒光光譜儀對(duì)所得產(chǎn)物進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征分析及光學(xué)性能測(cè)試。 主要有以下幾個(gè)方面的工作： 1.以氧化鋅溶膠為種子制備氧化鋅納米棒陣列在低溫水熱條件下制備出取向性較好的氧化鋅納米棒陣列。利用掃描電子顯微鏡、X射線衍射儀、透射電子顯

3、微鏡及熒光分光光度計(jì)對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征及性能測(cè)試。結(jié)果表明，所制備的氧化鋅納米棒為單晶，屬于六方晶系，具有沿(002)晶面擇優(yōu)生長的特征。水熱生長6h后，其氧化鋅納米棒直徑比較均一，大約為100nm，長度大約為1μm；熒光測(cè)試結(jié)果表明，ZnO納米棒陣列的光致發(fā)光峰擁有兩個(gè)比較明顯的峰，380nm處的紫外發(fā)射峰，這是ZnO發(fā)光譜重要特征，即紫外近帶邊發(fā)射峰，是由自由激子的躍遷造成的，另外，位于580nm處還有一個(gè)較強(qiáng)的寬峰，發(fā)射峰與缺陷

4、有關(guān)。 2.以熱分解醋酸鋅為種子制備氧化鋅納米管陣列采用提拉法預(yù)先在硅基底上修飾醋酸鋅薄膜，通過熱分解得到氧化鋅種子膜，采用硝酸鋅和六亞甲基四胺為原料，在低溫水熱條件下制備出取向性較好的氧化鋅納米管陣列。利用掃描電子顯微鏡、X射線衍射儀、透射電子顯微鏡及熒光分光光度計(jì)對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征及性能測(cè)試。結(jié)果表明，氧化鋅納米管為單晶，屬于六方晶系，具有沿(002)晶面擇優(yōu)生長的特征。水熱生長6h后，其直徑比較均一，大約為200nm，長

5、度大約為1μm；熒光測(cè)試結(jié)果表明，ZnO薄膜的光致發(fā)光峰由380nm處的紫外放光峰和580nm處的可見光發(fā)射峰組成，其發(fā)射強(qiáng)度都比較強(qiáng)。 3.采用不同的種子膜制備氧化鋅納米棒陣列(1)采用浸漬提拉法預(yù)先在硅基底上修飾一層二氧化鈦薄膜，然后以硝酸鋅和六亞甲基四胺為原料，在低溫水熱條件下制備出取向性較好的氧化鋅納米棒二維陣列。熒光測(cè)試結(jié)果表明，ZnO納米棒陣列有較好的紫外和可見光發(fā)光性能。 (2)采用簡單的液相沉積法在硅基體