氧化鋅納米結(jié)構(gòu)的可控生長(zhǎng)及發(fā)光性質(zhì)的研究.pdf_第1頁(yè)
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1、由于人們對(duì)納米科技的重視日益提高,使得納米科技取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步,并和分子生物技術(shù)以及信息產(chǎn)業(yè)化技術(shù)一道共同發(fā)展,成為了二十一世紀(jì)的三項(xiàng)最有發(fā)展前景的科學(xué)技術(shù)。納米科技已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)綜合性、跨學(xué)科的重要學(xué)科,它在物理、化學(xué)、材料、生物以及醫(yī)學(xué)等方面都有應(yīng)用,并為許多傳統(tǒng)學(xué)科帶來(lái)了新的發(fā)展活力。處在納米尺寸的物質(zhì)會(huì)展現(xiàn)出與宏觀物質(zhì)不同的性質(zhì),例如:表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)等等。因此,納米材料會(huì)展現(xiàn)出和普通尺寸材

2、料不同的力、熱、電、光等方面的性質(zhì)。隨著全球信息化產(chǎn)業(yè)步伐的加快,以光電子和微電子為基礎(chǔ)的通信技術(shù)得到了前所未有的發(fā)展。其中,半導(dǎo)體激光器的作用尤為突出,它作為光通信范圍內(nèi)最不可忽視的主要光源,具有質(zhì)量輕,體積小,壽命長(zhǎng),制備簡(jiǎn)單以及成本低廉等優(yōu)勢(shì),由于具備以上的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn),使得它可以大面積應(yīng)用于激光打印、高密度光存儲(chǔ)、光陀螺、雷達(dá)以及測(cè)距等與人們生產(chǎn)生活密切相關(guān)的領(lǐng)域。氧化鋅(ZnO)是一種直接寬帶隙半導(dǎo)體材料,其禁帶寬度為3.37 e

3、V,室溫下的激子結(jié)合能高達(dá)60 meV,遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于室溫?zé)崮?26 meV),是目前有效實(shí)現(xiàn)室溫下紫外激子發(fā)光和激光的材料之一。同時(shí),ZnO還具有儲(chǔ)量豐富,安全無(wú)毒,納米結(jié)構(gòu)容易制備等特點(diǎn),是真正的環(huán)境友好型材料。尤其是一維ZnO納米結(jié)構(gòu),它是一種單晶結(jié)構(gòu),而且具有較大的比表面積,是目前各國(guó)研究人員制備新型納米光電器件的重要材料之一,在紫外發(fā)光器件、紫外探測(cè)器、光催化、太陽(yáng)能電池和疏水等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。由于具有以上卓越的性質(zhì),ZnO成為

4、目前世界上短波長(zhǎng)半導(dǎo)體激光器研究中新的熱點(diǎn)之一。
  本論文針對(duì)利用不同的金屬層作為反射鏡,實(shí)現(xiàn)低閾值的ZnO納米棒光泵浦受激發(fā)射;制備了ZnO納米棒/GaN異質(zhì)結(jié)LED;利用水熱法和電化學(xué)法制備一維ZnO納米結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)對(duì)ZnO納米結(jié)構(gòu)的可控生長(zhǎng)等問(wèn)題開(kāi)展了研究工作,并取得了如下結(jié)果:
  1.采用水熱法制備ZnO納米線陣列,構(gòu)造以ZnO納米線結(jié)構(gòu)本身為諧振腔的F-P型激光器。利用兩種不同的金屬層Au和Ag作為反射鏡,增加Z

5、nO納米線與襯底之間的反射率,達(dá)到降低ZnO納米線光泵浦受激發(fā)射的閾值的目的。實(shí)驗(yàn)得到具有F-P腔模式的紫外受激發(fā)射,閾值分別為31.2 kW/cm2和26.8 kW/cm2,大大低于之前報(bào)道的40 kW/cm2。
  2.構(gòu)造以ZnO納米棒為n型,p-GaN為p型的異質(zhì)結(jié)LED,得到來(lái)自于ZnO納米棒的位于395 nm的藍(lán)紫色電致發(fā)光;在此基礎(chǔ)上,在ZnO納米棒上修飾CdSe/ZnS量子點(diǎn)發(fā)光層,再與p型GaN一起制備異質(zhì)結(jié)LE

6、D,得到以量子點(diǎn)為基礎(chǔ)的625nm處的可見(jiàn)區(qū)電致發(fā)光。
  3.采用水熱法制備ZnO納米線,通過(guò)改變溫度、濃度和時(shí)間,控制ZnO納米線的長(zhǎng)度、直徑和密度;對(duì)水熱法制備的ZnO納米線進(jìn)行不同溫度退火,改善ZnO納米線的光致發(fā)光性能,研究退火溫度對(duì)ZnO納米線形貌穩(wěn)定性的影響。觀察到隨著退火溫度的增加,ZnO納米線的形貌發(fā)生改變,當(dāng)退火溫度為1000℃時(shí),鄰近的納米線會(huì)連接在一起,形成一個(gè)整體,分析得出這是由于ZnO的表面效應(yīng)引起的。

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