ZnO納米結構的溶液法合成及生長機理研究.pdf

1、人類歷史的發(fā)展過程其實就是人們對材料的研究和開發(fā)利用過程，從石器時代的礫石到信息社會晶體硅的發(fā)展過程就是人類文明史的發(fā)展過程。在當今飛速發(fā)展的新世紀，人們對新型材料的需求與日俱增，對材料性能的要求也越來越苛刻。由于量子尺寸效應使得納米材料在物理和化學性質方面表現出不同于體材料的特性。這些新奇特性也使得納米材料在微電子學、光電子學、非線性光學、高密度信息存儲、催化、儲氫、生物醫(yī)學以及傳感探測等方面都存在著廣泛的應用前景。 ZnO

2、作為一種多功能寬禁帶半導體材料，不僅具有優(yōu)異的光學和電學性能而且擁有多種不同形貌的納米結構，ZnO也被認為是在所有半導體氧化物中可能擁有最多納米結構的材料。研究開發(fā)利用ZnO納米材料的獨特性能也成為很有意義的研究熱點。目前，雖然不少研究小組已經制備出各種不同結構的ZnO納米材料，但是，對于ZnO納米材料的可控生長和特性研究工作仍存在著一些問題：如目前制備質量較高的ZnO納米材料一般需要MOCVD或MBE等較昂貴的設備，這就限制了ZnO納

3、米材料的潛在應用；對于不同ZnO納米結構的特性的研究也有待進一步深入：在制備ZnO納米材料中，仍不能很好的實現納米結構的可控生長等等。 圍繞著ZnO納米材料的可控生長及特性研究，本論文開展了以下幾方面的研究工作： 利用簡單的溶液法制備出高質量的ZnO納米材料，通過控制溶液的pH值，溶液濃度制備出不同結構的ZnO納米晶體，包括納米垛、納米片、納米棒、納米花，通過SEM、XRD、透射譜、光致發(fā)光譜(PL)和電子能譜(EDS)

4、對不同的ZnO納米材料的表面形貌、晶體結構及性能進行研究，分析不同ZnO納米結構的性能差異，探討其在器件方面的應用潛力。對制備后的ZnO晶體進行退火處理，通過比較分析SEM、XRD、光致發(fā)光譜(PL)的測試結果，討論退火對晶體結構和性能的影響，探索晶體的優(yōu)化制備工藝參數。 通過對不同襯底上制備的ZnO納米結構的研究，討論襯底對ZnO納米材料取向的影響，并在Au/SiO2/Si襯底上制備出取向高度一致，垂直于襯底生長的ZnO納米棒

5、陣列，并且ZnO納米棒排列緊密，均勻性好。此結構在器件方面具有較大的應用潛力。 對ZnO納米晶體的生長機理進行了研究，得出ZnO在溶液中的生長過程，即包括晶核的形成以及成核后的晶體生長。并給出了控制成核速率和某一方向晶體生長速率的方法，從而達到控制晶體形貌和結構的目的。 本論文在ZnO納米材料的可控生長和特性研究方面進行了一些有益的探索，獲得以下結果：利用簡單的實驗方法制備出不同結構的高質量的ZnO納米材料；分析比較了不