有序半導(dǎo)體納米線陣列的制備及其性能研究.pdf

1、ZnO與TiO2具有相似的能帶結(jié)構(gòu)和禁帶寬度，是優(yōu)異的半導(dǎo)體光電功能材料。高度有序且垂直基底的ZnO與TiO2納米線陣列以其更加優(yōu)異的性能在眾多領(lǐng)域如太陽能電池、發(fā)光二極管、傳感器及UV探測器等納米電子器件及納米光電子器件方面有著廣泛的應(yīng)用。另外，結(jié)合ZnO、TiO2半導(dǎo)體與導(dǎo)電聚合物PANI的光電效應(yīng)、光敏氣敏性等及P-N結(jié)特性還可制作多種光電器件，可進一步提高ZnO與TiO2半導(dǎo)體納米材料的性能并拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域。為了給第四章器件的制

2、備提供堅實的材料基礎(chǔ)，本實驗分別采用電化學(xué)沉積法和水熱法制備出高度有序且均勻分布的ZnO納米線陣列和TiO2納米線陣列。其主要研究內(nèi)容及其結(jié)果如下:
　　 (1)對比多種制備方法后選擇電化學(xué)沉積法，制備出垂直基底高度有序的ZnO納米線陣列，納米線在整個FTO基底上均勻分布。通過控制電沉積參數(shù)，實現(xiàn)對形貌的可控生長。優(yōu)化實驗參數(shù)過程中，出現(xiàn)了ZnO納米線、ZnO納米片納米線夾雜的情況，表明不同的實驗條件對納米結(jié)構(gòu)形貌的影響巨大，所

3、以本章對納米線的形成機理進行了比較詳細的論述。采用SEM、XRD及PL等對ZnO納米陣列進行表征，結(jié)果表明制備出的ZnO納米線陣列具有良好的晶體質(zhì)量和光電性質(zhì)。
　　 (2)利用FTO導(dǎo)電玻璃的導(dǎo)電層與TiO2的晶格失配僅為2％，以鈦酸丁酯、去離子水和濃鹽酸為前驅(qū)液，采用水熱法直接在FTO基底上生長TiO2納米線陣列。優(yōu)化實驗參數(shù)，得到垂直于FTO基底的高度有序納米線陣列。XRD及SEAD表明制備的TiO2納米線為金紅石晶型;從

4、高倍SEM、TEM及XRD可以看出，每一根納米線均有幾十條4-7nm的小納米線聚集而成，每一條細小納米線都具有很好的單晶結(jié)構(gòu)。在TiO2納米線直徑方向上，相鄰晶面的間距約為0.325nm，對應(yīng)著金紅石型TiO2晶體的(110)晶面，這表明納米線具有[001]擇優(yōu)取向生長。
　　 (3)采用溶液法制備出酸摻雜的P型導(dǎo)電聚合物PANI納米線，利用ZnO、TiO2納米線陣列與PANI納米線薄膜間的P-N結(jié)特性分別組裝三明治納米器件FT