水熱法制備ZnO納米結構及其性能表征.pdf

1、氧化鋅(ZnO)是一種十分重要的寬禁帶直接帶隙半導體材料,室溫下的禁帶寬度為3.37 eV,激子束縛能達60 meV,被廣泛應用于光電、壓電、稀磁等領域,具有廣闊的應用前景。本文采用水熱法制備了不同形貌的ZnO納米結構,分別探討了其成型機理；研究了各實驗參數(shù)對納米ZnO形貌的影響；采用正交實驗法在鍍Ag的Si基底上制備了定向有序的一維ZnO納米桿陣列,并對其浸潤性能和壓電性能進行了表征。具體研究內容如下:
　　 (1)用Zn片和

2、甲酰胺水溶液建立反應體系,采用水熱法制備出了桿狀、針狀、管狀和花狀的ZnO納米納米結構,采用SEM對樣品表面形貌進行了表征并引用晶體的螺型位錯生長機制和晶體生長的熱力學模型對其成型過程進行了分析。最后采用XRD分析了各樣品的物相組成,結果表明我們獲得的納米ZnO是六方纖鋅礦結構。實驗同時證明了采用水熱法可以制備出多種ZnO納米結構。
　　 (2)分析了溫度、時間、初始甲酰胺濃度、緩沖層等對ZnO納米結構形貌的影響,其結論如下:在

3、一定的溫度范圍內增加反應溫度、延長反應時間、提高甲酰胺水溶液濃度均可以使.ZnO納米結構的尺寸增大。但是當溫度超過一定范圍,溶液環(huán)境紊亂,容易在基底的不同部位形成不同形貌的納米ZnO結構。濃度過高,時間過長均會使則ZnO納米結構之間傾向于聯(lián)結形成致密的ZnO薄膜。不同的緩沖層會影響形核密度和ZnO納米結構的定向生長。
　　 (3)采用正交實驗法在鍍Ag的Si基底上制備了定向有序的一維ZnO納米桿陣列結構,并采用SEM和XRD進行

4、了表征。
　　 (4)對正交試驗制備的定向有序一維ZnO納米結構進行了壓電性能測試和浸潤性能測試。壓電測試結果表明:在一定范圍內,面掃描獲得的最大輸出電流信號隨著長徑比增大而增大,采集到的電流信號密度隨著桿間距的增大而增大；浸潤性能測試結果表明:通過在襯底上構造ZnO納米桿陣列可以使表面的疏水性能提高,超疏水表面的獲得主要跟ZnO納米桿的桿徑和密度有關,試驗中獲得了接觸角達到159.6°的超疏水表面,并采用Cassie-模型計算