摻雜氧化鋅纖維膜的制備表征及外延生長(zhǎng)研究.pdf

1、ZnO是Ⅱ一Ⅵ族化合物，儲(chǔ)量豐富，具有半導(dǎo)體、光電、熱電、壓電、光催化、氣敏、生物相容等優(yōu)良性質(zhì)。在ZnO中進(jìn)行其它元素的摻雜，可以改善和提高其性能，應(yīng)用于各種傳感器件、發(fā)光器件和顯示器件中。Al摻雜的ZnO(AZO)導(dǎo)電薄膜成本低廉，可替代昂貴的氧化銦錫(ITO)作電極。在ZnO中摻雜Mg元素可以調(diào)節(jié)ZnO的禁帶寬度，制備日盲探測(cè)器和紫外發(fā)光器件。
　　 靜電紡絲法是一種裝置簡(jiǎn)單、成本低廉、生產(chǎn)納米纖維膜的方法。我們采用靜電紡

2、絲法在Si基底上制備了不同Mg摻雜濃度的ZnO納米纖維膜，利用掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線衍射(XRD)、X射線光電子能譜(XPS)、光致發(fā)光(PL)等手段對(duì)不同Mg摻雜濃度ZnO納米纖維膜的表面形貌、晶體結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分、發(fā)光性能進(jìn)行研究。掃描電鏡結(jié)果表明MgxZn1-xO納米纖維的直徑在50-100nm。XRD結(jié)果表明在Mg摻雜濃度低于15％(x=0.15)時(shí)，晶體呈現(xiàn)ZnO六角纖鋅礦結(jié)構(gòu)，當(dāng)摻雜濃度達(dá)到20％(x=0.2)時(shí)，晶

3、體出現(xiàn)了MgO的分相。XPS結(jié)果表明Mg已成功摻入到ZnO納米纖維中。光致發(fā)光譜表明MgxZn1-xO具有較強(qiáng)的紫外發(fā)射，而對(duì)于可見光的發(fā)射幾乎觀察不到，且隨著Mg摻雜濃度的增加，發(fā)光峰明顯出現(xiàn)藍(lán)移，最大藍(lán)移波長(zhǎng)22nm，實(shí)現(xiàn)了對(duì)ZnO能帶的剪裁。
　　 采用靜電紡絲法在Si基底上制備了不同Al摻雜濃度的ZnO纖維膜。研究了Al摻雜濃度對(duì)ZnO纖維膜表面形貌、晶體結(jié)構(gòu)、光致發(fā)光和伏安特性的影響。SEM結(jié)果表明摻入導(dǎo)電性強(qiáng)的離子型

4、鹽類AlCl3后，更利于紡絲過程的進(jìn)行，得到直徑更小、均一程度更好的纖維。XRD結(jié)果表明Al摻雜濃度在8％以內(nèi)時(shí)，不影響樣品的晶體結(jié)構(gòu)，晶體只呈現(xiàn)ZnO的六角纖鋅礦結(jié)構(gòu)。PL譜表明Al摻雜可以大大提高ZnO紫外發(fā)光強(qiáng)度，而對(duì)ZnO紫外發(fā)光峰的峰位置影響不大，只在很小的范圍內(nèi)發(fā)生移動(dòng)。在對(duì)Al摻雜ZnO纖維膜的場(chǎng)發(fā)射測(cè)試中發(fā)現(xiàn)，Al摻雜ZnO纖維膜具有電阻開關(guān)的特性。
　　 我們采用靜電紡絲結(jié)合水熱法制備了ZnO納米纖維-納米棒復(fù)