納米氧化物的氣相合成、結構表征及發(fā)光性能的研究.pdf

1、以碳納米管為代表的一維納米材料已成為納米科技領域十分重要的研究課題，在這些材料中，氧化物半導體一維納米材料又受到了特殊的關注，這不僅因為豐富多樣的氧化物納米結構不斷被制備出來，更因為氧化物中陽離子價態(tài)可變、氧空位濃度可調，從而氧化物半導體的性質可以有效調控。發(fā)展新合成方法、拓展新體系、合成新結構、探索新性能是當今重要的研究熱點。本論文的主要內(nèi)容是關于一維氧化物納米材料的氣相合成和光致發(fā)光性能的研究。具體包括以下幾個方面： 1.I

2、TO襯底上Sn摻雜ZnO納米線的制備及生長機制、光學性能研究 采用簡單的熱蒸發(fā)方法，用ITO片做襯底，在無催化劑的條件下，通過熱蒸發(fā)ZnO和C粉的混合物，制備出大量纖鋅礦結構的Sn摻雜ZnO納米線。Sn摻雜ZnO納米線的生長過程遵循VLS生長機制。用掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)、能量彌散X射線衍射儀(EDS)和光致發(fā)光光譜(PL)等測試手段對制得產(chǎn)物的形貌、微觀結構和光學性能進行了研究。研究表明納米線為單晶纖鋅礦結構，

3、直徑一般在30-50nm，長度為幾十到幾百微米，生長方向為[001]。在室溫光致發(fā)光光譜中，我們觀察到在400nm處的一個紫色發(fā)光峰和在495nm處的一個綠色發(fā)光峰。這與純ZnO的發(fā)光有所不同，可能是由于Sn的摻雜引起的。值得強調的是產(chǎn)物中所摻雜的Sn來源于襯底而不是反應物。 2.SiOx納米線的氣相合成及其發(fā)光特性研究 在沒有使用催化劑的條件下，用簡單的熱蒸發(fā)方法成功地合成了大量的SiOx納米線，這些納米線自組裝成扇形

4、和束狀兩種不同的結構。SiOx的生長過程是基于VS機制。用掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)、能量彌散X射線衍射儀(EDS)和光致發(fā)光光譜(PL)等測試手段對制得產(chǎn)物的形貌、微觀結構和光學性能進行了研究。研究表明組成兩種結構的納米線的直徑大約分別為100nm和10nm，長度為十幾到幾十微米左右。產(chǎn)物的室溫光致發(fā)光(PL)譜通過高斯擬合分析表明，非晶氧化硅納米線具有三個發(fā)光峰，分別位于368nm(3.37eV)、388nm(3.19

5、eV)、和400nm(3.1 eV)。 3.鍺酸鋅分級納米結構的制備、表征、生長機制和發(fā)光性能研究 在1100℃溫度條件下，通過熱蒸發(fā)ZnO、Ge和C粉混合物合成了鍺酸鋅分級結構，ZnGe2O4微米棒/ZnGeO3納米線。這種結構的生長過程基于兩步VS生長機制。用掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)、能量彌散X射線衍射儀(EDS)和光致發(fā)光光譜(PL)等測試手段對制得產(chǎn)物的形貌、微觀結構和光學性能進行了研究。微米棒的直