ZnO納米結(jié)構(gòu)的制備、表征及性能研究.pdf

1、納米材料的制備與性能研究是當(dāng)前納米材料科學(xué)領(lǐng)域的前沿和熱點(diǎn)。在這些材料中，氧化物半導(dǎo)體納米材料又受到了特殊的關(guān)注，這不僅是因?yàn)樾螒B(tài)各異的納米結(jié)構(gòu)被不斷制備出來(lái)，更因?yàn)橐赃@些納米結(jié)構(gòu)為原型的納米器件在光、電、磁、熱、傳感等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。ZnO納米材料由于其優(yōu)異的性質(zhì)，受到了人們的廣泛關(guān)注。通過(guò)摻雜對(duì)ZnO納米材料進(jìn)行改性，已經(jīng)成為研究的熱點(diǎn)之一。本文以ZnO納米結(jié)構(gòu)為主要研究對(duì)象，開(kāi)展了以下幾方面的研究： 1.利用氧化鋁

2、模板制備Co摻雜ZnO納米線陣列及光吸收性能研究 我們利用二次陽(yáng)極氧化法制備出氧化鋁模板，然后利用電化學(xué)沉積的方法在模板中制備出鋅鈷合金。將鋅鈷合金在450℃/48h的氧化條件下進(jìn)行退火氧化得到Co摻雜ZnO納米線陣列。用紫外一可見(jiàn)光吸收分析發(fā)現(xiàn)Co的摻雜使ZnO的帶隙變寬。 2.In摻雜ZnO納米帶的制備和發(fā)光特性 我們采用熱蒸發(fā)方法在沒(méi)有添加催化劑的條件下制備出大量的ZnO摻In納米帶。掃描電子顯微鏡(SEM

3、)照片顯示這些納米帶長(zhǎng)度從幾十微米到幾百微米不等，寬度大約為幾百納米。根據(jù)能譜分析(EDS)和X射線衍射分析(XRD)的分析結(jié)果，樣品的成分為ZnO摻In納米帶和三元氧化鋅銦，為六方尖晶結(jié)構(gòu)。根據(jù)高分辨電子顯微鏡(HRTEM)和選區(qū)電子衍射分析(SAED)的結(jié)果，樣品為單晶結(jié)構(gòu)，生長(zhǎng)方向?yàn)?1010>，生長(zhǎng)方向不同于純ZnO的最優(yōu)生長(zhǎng)方向，這是因In蒸汽存在影響了ZnO的生長(zhǎng)過(guò)程。我們對(duì)IZO納米帶的生長(zhǎng)機(jī)制進(jìn)行了探討，認(rèn)為VS生長(zhǎng)機(jī)制

4、比較符合IZO納米帶的形成過(guò)程。室溫下光致發(fā)光的結(jié)果顯示IZO納米帶有一個(gè)強(qiáng)的425nm紫光峰和一個(gè)弱的506nm綠光峰。 3.空心ZnO-CdO復(fù)合納微米球的制備及光學(xué)性能研究 我們通過(guò)化學(xué)氣相沉積法成功制備出了空心ZnO-CdO復(fù)合納微米球狀結(jié)構(gòu)材料。通過(guò)SEM觀測(cè)，樣品典型的形貌特征是直徑較大的球體通常都為半球或者破碎的空心球殼，直徑較小的球體則外觀完整。通過(guò)EDS和XRD分析，所制備樣品為ZnO-CdO復(fù)合結(jié)構(gòu)材