不同形貌ZnO納米材料的制備及表征.pdf

1、近年來,由于ZnO納米材料在太陽能電池、場效應(yīng)晶體管、氣敏傳感器、生物傳感器、短波發(fā)光二極管、短波激光器以及其他光電器件等方面有重要潛在應(yīng)用,ZnO納米材料成為國內(nèi)外研究的熱點(diǎn).ZnO是一種重要的Ⅱ-Ⅵ族直接帶隙寬禁帶化合物半導(dǎo)體材料,室溫下禁帶寬度為3.37 eV,而且具有很高的激子束縛能(60 meV),在光電、壓電、熱電等各個(gè)領(lǐng)域都具有優(yōu)異的性能.由于ZnO納米材料的性質(zhì)和特性受形貌和結(jié)構(gòu)的影響較大,目前研究者多致力于制備特殊形貌

2、的ZnO納米結(jié)構(gòu),已經(jīng)用不同的方法制備出納米線、納米棒、納米管、納米花、納米帶等不同維數(shù)多種形貌的ZnO納米結(jié)構(gòu).
　　本文通過溶膠-凝膠法和化學(xué)溶液法制備了不同形貌的ZnO納米結(jié)構(gòu),有棒狀、片狀、花狀、球狀.采用X射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、能譜儀(EDS)、傅里葉紅外吸收譜(FTIR)、光致發(fā)光譜(PL)等多種測試手段對(duì)所得產(chǎn)物進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征和性能測試,并初步探討了其生長機(jī)理.主要研

3、究結(jié)果如下:
　　1.溶膠-凝膠和化學(xué)溶液法制備一維ZnO納米棒陣列先采用溶膠-凝膠法在鍍銀玻璃襯底上制備ZnO納米種子薄膜,再以六水合硝酸鋅和六次甲基四胺(HMT)為主要原料,采用化學(xué)溶液法在覆有氧化鋅納米種子薄膜的襯底上制備出取向性好、排列緊密的氧化鋅納米棒陣列.測試結(jié)果表明,氧化鋅納米棒為單晶,屬于六方纖鋅礦結(jié)構(gòu),平均直徑約為100-300nm,長約2μm.研究了ZnO種子薄膜對(duì)其定向生長的重要作用,并初步分析了ZnO納米棒

4、陣列的生長機(jī)理.
　　2.化學(xué)溶液法制備二維ZnO納米片采用化學(xué)溶液法在鍍有Zn膜的Si(111)、鍍有ZnO種子膜的玻璃和Si(111)上制備出二維ZnO納米片.測試結(jié)果顯示制備的ZnO納米片為六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)的單晶ZnO,厚度約為50-100 nm,大小約為1-2μm,相互交錯(cuò)排列.比較了不同薄膜對(duì)ZnO納米片的形貌影響,分析了納米片的形成機(jī)理.
　　3.溶膠-凝膠和化學(xué)溶液法制備三維花狀ZnO納米結(jié)構(gòu)采用溶膠-凝膠和化學(xué)

5、溶液法在不同襯底上制備出三維花狀ZnO納米結(jié)構(gòu).分析表明,花狀ZnO納米結(jié)構(gòu)由多個(gè)六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)單晶ZnO納米棒組成,在200-400nm的紫外區(qū)有強(qiáng)的寬帶吸收，PL譜中存在364nm(3.40eV)較弱的紫外發(fā)射,421nm(2.94ev)較強(qiáng)的藍(lán)光發(fā)射,521nm(2.38ev)和560nm(2.21ev)處較弱的綠光發(fā)射,并對(duì)發(fā)光機(jī)制進(jìn)行了詳細(xì)的分析.最后討論了花狀ZnO納米結(jié)構(gòu)的形成機(jī)理.
　　4.溶膠-凝膠法制備ZnO納