自組裝ZnO納米結(jié)構(gòu)和一維ZnO∶ZnFeO光子晶體的制備和光學(xué)性質(zhì)研究.pdf

1、納米材料由于具有體相材料所不具備的新奇的物理與化學(xué)性質(zhì)引起了人們廣泛的研究和關(guān)注。本論文采用熱蒸發(fā)方法合成了ZnO半導(dǎo)體微/納米材料,包括超長(zhǎng)的ZnO納米線,自組裝分枝ZnO納米結(jié)構(gòu),以及ZnO納米帶、納米陣列、納米梳子、納米羽毛等新穎的形貌結(jié)構(gòu)。詳細(xì)討論了超長(zhǎng)ZnO和分枝結(jié)構(gòu)ZnO的性質(zhì)特征,分析了超長(zhǎng)ZnO的生長(zhǎng)機(jī)理。通過在掃描近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡下對(duì)單根納米線的光波導(dǎo)行為研究發(fā)現(xiàn),ZnO納米線是非常有效的光波導(dǎo)腔,在激光激發(fā)下發(fā)出的光可

2、以非常高效的輸運(yùn)到納米線的最末端再發(fā)射出。分枝ZnO納米結(jié)構(gòu)的拉曼光譜表明其中存在較強(qiáng)的多聲子散射,光致發(fā)光光譜中包括近帶邊的自由激子復(fù)合的紫外發(fā)光和淺施主能級(jí)的氧空缺和鋅填隙到價(jià)帶之間的電子躍遷造成的可見發(fā)光,還包括532nm處的缺陷發(fā)光,紫外可見吸收光譜體現(xiàn)了強(qiáng)的量子限域效應(yīng)。此外,通過摻雜首次介紹了一種簡(jiǎn)單的一步熱蒸發(fā)法合成有著四角橫截面的ZnO:ZnFeO一維光子晶體。這種特殊的四角截面的形成來源于ZnO微米線中形成的立方相Zn

3、Fe2O4和外延粘附生長(zhǎng)機(jī)理。微米線室溫下的拉曼光譜表現(xiàn)出純的ZnO的拉曼特征峰和典型的ZnFe2O4的特征峰。拉曼光譜的遠(yuǎn)場(chǎng)mapping圖像表明沿線縱向存在著周期性的成分變化。此外,PL發(fā)光光譜可以看出由于Fe的不均勻摻雜,在可見光區(qū)明顯觀察到不同能量的振蕩峰。PL原位mapping圖像與拉曼光譜的mapping結(jié)果一致,進(jìn)而確定了這種一維ZnO:ZnFeO光子晶體結(jié)構(gòu)。這種微腔結(jié)構(gòu)可能也適用于其它摻雜的ZnO微納米線,它為一維半導(dǎo)