一維納米結(jié)構(gòu)氧化物的制備及紫外光敏特性研究.pdf

1、一維納米結(jié)構(gòu)氧化物在基礎(chǔ)科學(xué)研究和潛在的技術(shù)應(yīng)用方面都非常重要。本論文主要立足于研究一維納米結(jié)構(gòu)氧化鋅的制備,促進(jìn)一維納米結(jié)構(gòu)氧化鋅在紫外光敏特性等領(lǐng)域的應(yīng)用,另外也研究了鋅基氧化物納米線的制備,取得的主要研究成果如下:
　　 1.采用水浴法在多種襯底上制備了氧化鋅納米線。采用的襯底包括硅片、FTO導(dǎo)電玻璃、不銹鋼、氧化鋁陶瓷、泡沫鎳等。發(fā)展了一種簡(jiǎn)單而有效的控制氧化鋅納米線形貌和納米線密度的方法,通過(guò)改變生長(zhǎng)溶液中鋅離子的濃度

2、,實(shí)現(xiàn)了其納米結(jié)構(gòu)形貌的改變。實(shí)驗(yàn)采用一層超薄的氧化鋅薄膜作為納米線生長(zhǎng)過(guò)程中的種子層,研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)種子層厚度介于80nm-200nm之間時(shí),氧化鋅種子層厚度和氧化鋅納米線的直徑大小并不是簡(jiǎn)單的比例關(guān)系；而納米線的密集性與納米線的直徑則呈現(xiàn)一定的相關(guān)性:這是由于生長(zhǎng)空間的限制,直徑的增加導(dǎo)致了納米線密集度的降低；相應(yīng)的由于納米線密集度的不同導(dǎo)致納米線陣列的形貌不同,密集性差時(shí)整個(gè)陣列呈現(xiàn)團(tuán)簇發(fā)射狀,密集性好時(shí)呈現(xiàn)垂直于襯底的陣列狀。納米線

3、陣列在360nm-310nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)有強(qiáng)的吸收峰出現(xiàn),說(shuō)明氧化鋅納米線對(duì)紫外線有強(qiáng)的吸收,可以用氧化鋅納米線陣列制備紫外光電導(dǎo)型探測(cè)器。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)氧化鋅納米線陣列對(duì)紫外光有較大的響應(yīng),濃度為40mMol/L的反應(yīng)溶液制備出的氧化鋅納米線的光電響應(yīng)特性最佳。
　　 2.在采用水浴法制備氧化鋅納米線時(shí),無(wú)種子層的情況下得到的是非定向的氧化鋅納米棒。不同濃度制備的氧化鋅形貌不一樣。在高濃度溶液中如10mMol/L,得到的氧化鋅晶體具有

4、棒狀的形貌；中等濃度的溶液中如5mMol/L,制得一端為六棱柱另一端為錐狀的氧化鋅納米晶體；低濃度溶液中如2.5mMol/L,或1.25mMol/L,氧化鋅晶體兩端為納米針尖的形貌結(jié)構(gòu)。
　　 3.采用兩步溶液法在硅片表面制備了新型的納米結(jié)構(gòu)氧化鋅。兩步溶液法制備實(shí)驗(yàn)表明:當(dāng)氧化鋅種子層的生長(zhǎng)制備時(shí)間在48小時(shí)、種子層外延生長(zhǎng)時(shí)間超過(guò)7小時(shí),在硅片表面就能得到新型納米結(jié)構(gòu)氧化鋅。氧化鋅種子層墻(厚度在80-100nm之間)和垂直

5、于種子層墻生長(zhǎng)的一維納米結(jié)構(gòu)氧化鋅(直徑和長(zhǎng)度分別約為100nm、250nm)構(gòu)成了新型納米結(jié)構(gòu)氧化鋅。
　　 4.利用硅酸鈉溶液對(duì)硅片進(jìn)行絨面預(yù)處理,在硅片表面得到致密度及大小不同的金字塔型成核點(diǎn),再通過(guò)水浴生長(zhǎng),于硅片表面大面積的制備出垂直于硅片生長(zhǎng)的氧化鋅納米線。當(dāng)硅酸鈉濃度是5％,處理時(shí)間為15分鐘時(shí),硅片表面的金字塔結(jié)構(gòu)致密,大小均一,成核點(diǎn)密集,通過(guò)水浴生長(zhǎng)制備能在硅片表面形成密集的氧化鋅納米線。
　　 5.