一維氧化物納米結(jié)構(gòu)的制備與物性研究.pdf

1、低維納米材料具有與體材料明顯不同的物理、化學(xué)、生物特性，日益成為當(dāng)今納米科技領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。氧化物半導(dǎo)體納米材料具有制備工藝簡(jiǎn)單、成本低廉、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，在鋰電池、太陽(yáng)能電池、光降解、光催化、傳感器、場(chǎng)發(fā)射器件等各領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景，因此研究氧化物半導(dǎo)體納米材料具有重要意義。在本文中，我們對(duì)ZnO、SnO2納米結(jié)構(gòu)的制備、磁性能、發(fā)光、傳感及場(chǎng)發(fā)射等性能進(jìn)行了系統(tǒng)研究，主要的研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)如下：
　　 ⑴Cu摻雜氧化錫納米

2、線(xiàn)的制備及性能研究。用熱蒸發(fā)沉積法制備出了Cu摻雜SnO2納米線(xiàn)結(jié)構(gòu)。所制樣品通過(guò)XRD，SEM，HRTEM，EDS以及PL等手段進(jìn)行了表征，研究了Cu催化劑對(duì)SnO2納米結(jié)構(gòu)的發(fā)光、場(chǎng)發(fā)射及磁性的影響作用。Cu摻雜SnO2納米線(xiàn)的變溫光致發(fā)光譜顯示，發(fā)光中心在590nm，630nm和677nm處。該樣品具有良好的場(chǎng)發(fā)射性能，開(kāi)啟電場(chǎng)為2.9 V/μm，閾值電場(chǎng)為4.8 V/μm，是一種很有潛力的場(chǎng)發(fā)射陰極材料。我們?cè)贑u摻雜SnO2納

3、米線(xiàn)中觀察到了室溫鐵磁性，而所制樣品中并不存在磁性元素，我們初步研究了其磁性起源，并基于第一性原理計(jì)算方法研究了Cu離子對(duì)磁性的作用。
　　 ⑵Cu摻雜氧化鋅納米片的制備和性能研究。用熱蒸發(fā)沉積法制備出了Cu摻雜的三角狀ZnO納米片。所制樣品通過(guò)XRD， SEM， HRTEM， EDS以及PL等手段進(jìn)行了表征，研究了Cu催化劑對(duì)ZnO納米結(jié)構(gòu)明顯的影響作用，ZnO納米片具有良好的場(chǎng)發(fā)射性能，開(kāi)啟電場(chǎng)為3.1 V/μm，場(chǎng)增強(qiáng)因子

4、約為3250，是一種很有潛力的場(chǎng)發(fā)射陰極材料。我們?cè)贑u摻雜ZnO納米片中觀察到了室溫鐵磁性，而所制樣品中并不存在磁性元素，我們對(duì)該磁性起源進(jìn)行了初步研究。
　　 ⑶CuO在宏觀氧化物納米材料制備中的催化作用研究。在其他工藝參數(shù)不變的條件下，在源材料中加入適量的CuO，可對(duì)制備ZnO、 SnO2、 In2O3等納米材料起到重要的催化作用。我們用此法成功的制備出了宏觀的梳狀、帶狀及樹(shù)枝狀ZnO、Z字形及帶狀SnO2、宏觀In2O3

5、等結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)度可達(dá)1.5cm，重復(fù)性良好，容易從中分離出單晶結(jié)構(gòu)單元，為科學(xué)研究提供重要的物理平臺(tái)。我們分析了氧化銅在納米材料制備中的催化作用，提出了相應(yīng)的生長(zhǎng)機(jī)制，并選用單根Z字形SnO2帶，研究了其濕度傳感性能。
　　 ⑷氧化物納米材料的制備及場(chǎng)發(fā)射性能研究。場(chǎng)發(fā)射性能取決于場(chǎng)發(fā)射陰極材料的功函數(shù)和場(chǎng)增強(qiáng)因子，ZnO、 SnO2都是良好的候選陰極材料，該類(lèi)材料的納米結(jié)構(gòu)具有豐富的表面形態(tài)，有較大的場(chǎng)增強(qiáng)因子，我們通過(guò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、